ES2325460T3 - Variador. - Google Patents

Abstract

Un variador (10) que comprende un par de pistas (12, 22, 24) montadas para girar alrededor de un eje común (30) y que tienen respectivas caras conformadas (14, 16, 18, 20) que definen conjuntamente una cavidad anular (26, 28) que contienen el menos un rodillo (38, 40) que corre sobre las caras conformadas de las pistas para transferir accionamiento desde una pista a la otra, teniendo el rodillo un eje geométrico de rodillo y estando montado sobre un portador (42, 44) por medio de cojinetes (78) que permiten que el rodillo gire alrededor de su eje y también para realizar un movimiento de precesión con relación al portador (42, 44) para cambiar la inclinación del eje del rodillo con respecto al eje geométrico común (30) y para hacer así posibles cambios en la relación del variador, caracterizado porque el variador comprende además un engranaje planetario (46, 48) y una corona (50, 52) que son concéntricos con, y montados para girar alrededor de, el eje geométrico común (30), acoplándose el portador (42, 44) con el engranaje planetario (46, 48) y la corona (50, 52) de manera que la rotación relativa del engranaje planetario y la corona originan un movimiento de basculación del portador (42, 44) y un cambio consiguiente en la inclinación del eje del rodillo, comprendiendo además el variador un mecanismo para controlar la rotación del engranaje planetario (46, 48) y la corona (50, 52), comprendiendo el mecanismo un piñón satélite (100) que está montado en la cavidad anular (26, 28) y que se acopla funcionalmente con el engranaje planetario y la corona, un actuador (156, 158, 160, 162, 164) que está acoplado funcionalmente al piñón satélite (100), y un disposición para controlar la rotación del piñón satélite (100) con independencia de su acoplamiento con el engranaje planetario (46, 48) y la corona (50, 52).

Description

Variador.

La presente invención se refiere a variadores de rodadura-tracción, del tipo en el que es transmitido accionamiento desde una pista a otra mediante uno o más rodillos cuya orientación es variable de acuerdo con cambios en la relación de accionamiento del variador. Más particularmente, la invención se refiere a un nuevo mecanismo de control de orientación de rodillos en un tal variador.

La palabra "variador" se utiliza en esta memoria para referirse a un dispositivo que transmite accionamiento rotativo en una relación continuamente variable. Los variadores son particularmente, pero de ningún modo exclusivamente, aplicables en transmisiones de vehículos de motor.

La mejor forma conocida de variador del tipo de rodadura-tracción utiliza al menos dos pistas montadas coaxialmente, que tienen caras opuestas que están conformadas de manera que las pistas definen conjuntamente un espacio aproximadamente toroidal. Al menos un rodillo está dispuesto en el espacio entre las pistas y discurre sobre sus caras conformadas para transmitir accionamiento desde una a la otra. Los cambios en la inclinación del rodillo están asociados con los cambios en las velocidades de relativas de las pistas, y por tanto en la relación de accionamiento proporcionada por el variador.

A los cambios en la inclinación del rodillo, asociados con cambios en la relación de accionamiento, se hará referencia aquí como "precesión", para distinguirlos de otros movimientos rotativos del rodillo, tales como su rotación alrededor de su propio eje.

Se precisa algún mecanismo para controlar la inclinación del rodillo, y la técnica anterior contiene numerosos ejemplos. Típicamente, tales mecanismos no actúan aplicando directamente un par a los montajes del rodillo. En lugar de ello, el rodillo está montado de tal manera que desplazándolo se hace que se oriente por sí mismo, debido a las fuerzas ejercidas sobre él por las pistas, hacia una nueva inclinación. El efecto de viraje o dirección se origina debido a que el rodillo busca una posición en la que su propio eje coincida con el eje común de las pistas del variador, ya que en cualquier otra condición el movimiento del rodillo es no paralelo al de las pistas en la zona en que se acoplan entre sí. El mecanismo de control sirve para regular el desplazamiento del rodillo.

Ejemplos de tales mecanismos se encuentran en muchos de los casos de patentes publicadas anteriores del solicitante, incluyendo la PCT/GB03/00259 (WO 03/062670), que se considera que constituye la técnica anterior más cercana. En suma, el desplazamiento preciso para hacer que el rodillo se oriente por sí mismo está a lo largo de la dirección circunferencial (alrededor del eje común de las pistas del variador) y, permitiendo que los rodillos realicen un movimiento de precesión alrededor de un eje que no esté inclinado con respecto al plano radial, se establece una relación entre el desplazamiento del rodillo y la inclinación del rodillo. Un actuador está dispuesto para forzar al rodillo a lo largo de la dirección circunferencial e influir así (1) en su desplazamiento, y (2) en la relación del variador.

Tales mecanismo conducen por sí mismos a "control del par" del variador. El concepto es conocido en la técnica, pero se explicará brevemente. Se construyen más transmisiones de "relación controlada" convencionales de tal manera que aquellas reciben alguna forma de entrada que indica una relación de accionamiento requerida, y entonces se ajustan por si mismas para proporcionarla. Es decir, la relación de accionamiento se establece directamente. Por el contrario, en una trasmisión de par controlado es el par el que es directamente establecido. Los cambios de relación resultan de la aplicación del par a inercias en la entrada y en la salida, y el variador se adapta automáticamente a tales cambios. A la suma de los pares que actúan sobre las pistas del variador se hará referencia en esta memoria como el par de reacción, ya que es el par el que debe ser hecho reaccionar a los montajes del variador. El par de reacción está referido a los rodillos, y de ese modo, a través de su actuador o actuadores asociados, a la caja del variador. Por lo tanto, ajustando la fuerza del actuador se establece directamente por sí mismo el par de reacción, ya que (despreciando la aceleración del rodillo) la fuerza ejercida sobre cada rodillo por el actuador y las pistas debe ser igual y opuesta. El control sobre la transmisión es ejercido controlando la fuerza del actuador - y en consecuencia el par de reacción - no la relación del variador.

El mecanismo de control más ampliamente adoptado utiliza un respectivo actuador del tipo de pistón/cilindro hidráulico para cada rodillo, estando el pistón acoplado a través de un vástago o barra de pistón a un carro que lleva el rodillo. Sin embargo, se describe aquí un tipo completamente diferente de mecanismo, en el que el variador tiene un engranaje planetario y un anillo o corona, y el portador del rodillo engrana con ambos. La rotación relativa del engranaje planetario y la corona origina un movimiento de basculación del portador, y por tanto hace que el rodillo se oriente por sí mismo en una nueva dirección. En este tipo de disposición es problemático el accionamiento del engranaje planetario. Se precisa efectuar algún tipo de acoplamiento al engranaje planetario para esta finalidad y, en principio, esto se puede hacer a lo largo de una dirección axial - por ejemplo, a través de algún manguito que se extienda a lo largo del eje del variador - o a lo largo de una dirección radial - por ejemplo a través de un brazo que se extienda a través de la cavidad toroidal. La primera opción crea dificultades de diseño. La última es problemática debido a que el brazo estorbaría los rodillos y/o sus portadores cuando se movieran en vaivén.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un variador que comprende un par de pistas montadas para girar alrededor de un eje común y que tienen respectivas caras conformadas que definen conjuntamente una cavidad anular que contiene al menos un rodillo que corre sobre las caras conformadas de las pistas para transferir accionamiento desde una pista a la otra, teniendo el rodillo un eje geométrico de rodillo y estando montado sobre un portador por medio de cojinetes que permiten que el rodillo gire alrededor de su eje y también efectúe un movimiento de precesión con respecto al portador para cambiar la inclinación del eje del rodillo con respecto al eje común y posibilite de ese modo cambios en la relación del variador, comprendiendo además el variador un engranaje planetario y una corona que están concéntricos a un eje común y montados para rotación alrededor del mismo, acoplándose el portador con el engranaje planetario y la corona de manera que la rotación relativa del engranaje planetario y la corona originan un movimiento de basculación del portador y un cambio consecuente de la inclinación del eje del rodillo, comprendiendo además el variador un mecanismo para controlar la rotación del engranaje planetario y la corona, comprendiendo el mecanismo un piñón satélite que está montado en la cavidad anular y que se acopla funcionalmente con el engranaje planetario y la corona, un actuador que se acopla funcionalmente al piñón satélite, y una disposición para controlar la rotación del piñón satélite con independencia de su acoplamiento con el engranaje planetario y la corona.

Mediante el control de la rotación del piñón satélite con independencia de su acoplamiento con el engranaje planetario y la corona, el piñón satélite se puede usar para controlar el movimiento tanto del engranaje planetario como del piñón satélite. El piñón satélite puede moverse también junto con el engranaje planetario y la corona y, como consecuencia, se pueden evitar problemas de estorbo en los rodillos, etc. por el piñón satélite.

Aunque es necesario del algún modo controlar la rotación del piñón satélite con independencia del acoplamiento con el engranaje planetario y la corona, esto no se debe tomar para suponer que se debe proporcionar un mecanismo para la rotación del piñón satélite. En una realización preferida, la disposición sirve simplemente para evitar que gire el piñón satélite. En tales realizaciones, el actuador está preferiblemente dispuesto para mover el piñón satélite a lo largo de una dirección circunferencial de recorrido, alrededor del eje común. Es este movimiento circunferencial del piñón satélite es el que produce la rotación relativa del engranaje planetario y la corona, necesario para controlar la basculación del portador y por tanto la relación del variador.

La trayectoria del movimiento del piñón satélite es normalmente un arco de un círculo alrededor del eje común. En realizaciones preferidas, la disposición para controlar la rotación del piñón satélite comprende por ejemplo una lengüeta recibida de manera deslizante en una ranura. De esa manera puede ser absorbido algún movimiento del piñón satélite transversalmente a su dirección de recorrido.

El propio actuador es preferiblemente un actuador lineal; todavía más preferiblemente es una disposición hidráulica de pistón y cilindro. Las realizaciones que más se prefieren comprenden un par de pistones en respectivos cilindros.

El acoplamiento entre el piñón satélite y el actuador se debe efectuar a través de piezas de deslizamiento complementarias, que absorban cierto movimiento del piñón satélite en una dirección transversal a la dirección de recorrido del actuador mientras se transmite la fuerza del actuador al piñón satélite y se impide el giro del piñón satélite.

Se prefiere particularmente que el engranaje planetario, la corona y el piñón satélite estén dentados para formar un conjunto de engranaje epicicloidal.

La presente invención se adapta bien a su uso en un variador de par controlado. Esto se puede conseguir simplemente controlando directamente la fuerza aplicada por el actuador al piñón satélite, lo que, a su vez, controla directamente el par de reacción del variador.

Preferiblemente la corona comprende una parte exterior anular y al menos un brazo que se extiende radialmente, que conduce a una parte de cubo interior. La parte de cubo puede estar apoyada para girar alrededor del eje común, en la montura de corona.

Se prefiere particularmente que el piñón satélite esté acoplado funcionalmente a la corona a través de un miembro de control que se extienda radialmente hacia fuera desde la parte de cubo de la corona. Mediante la transmisión del par requerido para controlar la rotación de la corona a su parte de cubo, que puede ser soportado a través de su cojinete, se pueden evitar problemas de distorsión de la parte exterior de la corona.

Preferiblemente, en una tal realización, el miembro de control tiene una parte exterior dentada que engrana con una parte exterior dentada del piñón satélite.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un variador que comprende un par de pistas montadas para girar alrededor de un eje común y que tienen respectivas caras conformadas que definen conjuntamente una cavidad anular que contiene al menos un rodillo que corre sobre las caras conformadas de las pistas para transferir accionamiento desde una pista a la otra, teniendo el rodillo un eje geométrico de rodillo y estando montado sobre un portador por medio de cojinetes que permiten girar al rodillo alrededor de su eje y también efectuar un movimiento de precesión con relación al portador para cambiar la inclinación del eje del rodillo con respecto al eje común y de manera que hace posible cambios en la relación del variador, comprendiendo además el variador un engranaje planetario y una corona que son concéntricos con el eje común y están montados para rotación alrededor del mismo, acoplándose el portador con el engranaje planetario y la corona de manera que la rotación relativa del engranaje planetario y la corona origina un movimiento de basculación del portador y un consiguiente cambio de la inclinación del eje del rodillo, comprendiendo además el variador un mecanismo para controlar la rotación del engranaje planetario y la corona, comprendiendo el mecanismo un piñón satélite que está montado en la cavidad anular y que se acopla funcionalmente con el engranaje planetario y la corona, y un actuador que se acopla funcionalmente al piñón satélite para moverlo a lo largo de la dirección circunferencial, alrededor del eje común, estando el piñón satélite montado de una manera que le impide girar.

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un variador que comprende dos pistas montadas para rotación alrededor de un eje común y que tienen caras opuestas conformadas que definen un espacio anular que contiene al menos un rodillo que corre sobre las pistas para transferir accionamiento entre ellas, estando el rodillo montado en un portador de tal manera que su inclinación con respecto el eje común es variable para hacer posible cambios de la relación de accionamiento del variador, comprendiendo además el variador partes de engranaje planetario y corona montadas rotativamente, con las cuales se acopla el portador de manera que la rotación relativa del engranaje planetario y la corona origina un movimiento de basculamiento del portador y un consiguiente cambio en la inclinación del rodillo, y un piñón satélite que se acopla tanto al engranaje planetario como a la corona para controlar sus posiciones, siendo la posición rotacional del piñón satélite controlada con independencia de su acoplamiento con el engranaje planetario y la corona.

Realizaciones concretas de la presente invención se describirán ahora, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La figura 1 es una sección en un plano axial a través de una primera realización de variador que incorpora la presente invención, que muestra sólo la mitad del variador, a un lado de su eje;

La figura 2 es una vista del mismo variador a lo largo de una dirección axial, habiendo sido omitida una de las pistas del variador para mostrar partes interiores. Este dibujo omite también el mecanismo usado para accionar el engranaje planetario y la corona;

La figura 3 es una ilustración en perspectiva del mismo variador, omitiendo así mismo una de las pistas, pero incluyendo el mecanismo usado para accionar el engranaje planetario y la corona;

La figura 4 muestra una parte de portador;

La figura 5 muestra un conjunto en despiece ordenado que comprende la parte de portador y una pista de cojinete;

La figura 6 muestra un conjunto en despiece ordenado que comprende un rodillo del variador y partes de cojinete asociadas;

La figura 7 muestra un conjunto que comprende el portador, el rodillo y el cojinete;

Las figuras 8 y 9 muestran ambas un conjunto de rodillo y su engranaje planetario y corona asociados, visto a lo largo de una dirección axial;

La figura 10 es una vista en perspectiva de un segundo variador que incorpora la presente invención, en el cual se omiten una de las pistas del variador y un miembro de control para mostrar partes interiores; y

La figura 11 corresponde a la figura 10, pero incluye el miembro de control.

La construcción general del presente variador 10 puede ser apreciada en las figuras 1 a 3. Es del tipo de cavidades gemelas, de pistas toroidales, que tiene una pista interior 12 cuyas superficies 14, 16, rebajadas de manera semi-toroidal, se enfrentan respectivamente a superficies 18, 20, conformadas de manera similar, de pistas exteriores 22, 24 para definir cavidades 26, 28 aproximadamente toroidales. Las pistas están montadas para girar alrededor de un eje común 30 definido por un árbol o eje principal 32. Las pistas exteriores 22, 24 están enchavetadas al árbol y por tanto giran junto con él. La pista interior está montada en un cojinete rotativo 34 y por tanto puede girar con relación al árbol. Aquella lleva en su periferia exterior un rotor 36, a través del cual se transmite accionamiento rotativo hacia/desde la pista interior.

Cada cavidad 26, 28 contiene un conjunto de rodillos 38, 40. En la presente realización hay tres rodillos por cavidad. Los rodillos corren sobre las superficies rebajadas 14, 16, 18, 20 de las pistas y sirven así para transferir accionamiento entre ellas. La inclinación del rodillo 38 con respecto al eje común 30 está representada en la figura 1 por el ángulo I. La precesión de los rodillos cambia la inclinación I del rodillo y de acuerdo con ello, ya que así se da lugar a un cambio de las longitudes relativas de las trayectorias circulares trazadas sobre las respectivas pistas por cada uno de los rodillos, cambia las velocidades relativas de las pistas interior e exterior 12, 22, 24. Por lo tanto, es transferido accionamiento entre el árbol principal 32 y el rotor 36 en una relación continuamente variable.

Para proporcionar tracción entre los rodillos y las pistas, deben ser cargados cada uno hacia el otro. Esto se consigue normalmente usando una disposición de "carga final" hidráulica o mecánica para empujar una pista axialmente hacia su compañera. La disposición de carga final no se muestra aquí, pero se pueden encontrar ejemplos en la solicitud de patente internacional PCT/GB02/01551, Torotrak (Development) Ltd, publicación número WO02/079675. Los rodillos y las pistas no se ponen en contacto entre sí, si no que, en su lugar, están separados constantemente por una delgada película de fluido de tracción, mantenida por inyección de fluido sobre ellos. De nuevo, los medios usados para suministrar el fluido de tracción no son directamente pertinentes para los presentes fines y no se muestran en esta memoria, pero se pueden encontrar disposiciones apropiadas en la solicitud de patente internacional PCT/GB03/00281 de Torotrak (Development) Ltd, publicada bajo el número WO03/062675.

Cada rodillo 38, 40 está soportado sobre un respectivo portador 42, 44. Ambas cavidades 26, 28 contienen un respectivo engranaje planetario 46, 48 y una respectiva corona 50, 52. Los engranajes planetarios y las coronas son coaxiales con el eje geométrico común 30 y giran alrededor del mismo. El engranaje planetario está radialmente en el interior de la corona. Entre ellos cada par de engranaje planetario/corona define un anillo en el que están montados los portadores 42, 44 por acoplamiento con el engranaje planetario y la corona. En la presente realización, el piñón satélite, las coronas y los portadores están dentados a la manera de ruedas dentadas de engranaje de manera que forman conjuntamente lo que es en efecto una disposición de engranaje epicicloidal. Los dientes de la corona son interiores y esta forma una rueda de engranaje anular. No es necesario que los dientes sean continuos alrededor de toda la circunferencia interior de la corona, ya que el intervalo de movimiento de las coronas es limitado. Análogamente, los portadores no requieren una periferia exterior circular completa, ya que se mueven sólo en un intervalo angular limitado. Por lo tanto, cada uno de los portadores 42, 44 está formado con una porción 54 radialmente interior, parcialmente circular, acoplada a una porción 56 radialmente exterior, parcialmente circular, a través de un brazo 58 (véase en particular la figura 4). Esta formación de los portadores les permite ajustarse en el espacio disponible sin estorbar otras partes, tales como los propios rodillos.

Los engranajes planetarios 46, 48 de las dos cavidades 26, 28 están acoplados entre sí por medio de un manguito 60 que pasa a través de la pista interior 12, de manera que aquellos giran conjuntamente. Obsérvese que la pista interior 12 está consiguientemente apoyada en rotación sobre el manguito, en lugar de directamente sobre el árbol principal 32. El manguito 60 está él mismo apoyado para girar en el árbol principal 32 en virtud de dos cojinetes 62, 64 situados en las respectivas cavidades 26, 28. Cada una de las coronas 50, 52 está acoplada por medio de brazos 66, 68 que se extienden radialmente a su respectivo cubo 70, 72 y de este modo está montada en rotación, por medio de un respectivo cojinete 74, 76, sobre el manguito 60. Los brazos 66, 68 están conformados y posicionados para evitar que estorben a los rodillos, etc. dentro de las cavidades.

Cada rodillo 38, 40 está montado sobre su portador 42, 44 por medio de una disposición de cojinete que permite al rodillo dos grados de libertad: (1) el rodillo es capaz de girar alrededor de su propio eje y (2) el rodillo es capaz de efectuar un movimiento de precesión, cambiar su inclinación y por tanto la relación del variador. La disposición de cojinete se describirá ahora con referencia a las figuras 4 a 7.

La rotación del rodillo 38 alrededor de su propio eje es proporcionada por medio de un cojinete de agujas 78 (figura 6) recibido en el ánima central del rodillo. Entre el rodillo y el cojinete hay un anillo de tolerancia 80. Gracias a una construcción corrugada, el anillo de tolerancia proporciona cierta deformación entre el rodillo 38 y el cojinete 78. En uso, el rodillo está sometido a una fuerza grande a lo largo de su diámetro por las pistas del variador, y se deforma algo como consecuencia. El anillo de tolerancia se deforma elásticamente para absorber la deformación del rodillo y de ese modo asegura que la fuerza de compresión esté soportada principalmente por el propio rodillo, en lugar de ser pasada al cojinete. La pista interior del cojinete está formada de dos partes 82, 84 ensambladas en torno a un cubo 86 (figura 5). Las dos partes de pista pueden, por ejemplo, ser soldadas conjuntamente y a continuación mecanizadas en su circunferencia exterior para proporcionar la superficie circular regular requerida de la pista de cojinete interior. Alternativamente, podrían ser aseguradas conjuntamente mediante una banda circular alrededor de su circunferencia (no mostrado) que proporcionaría la superficie de cojinete. Unas espigas circulares 88 sobresalen de ambos lados del cubo 86 y son concéntricas con, y están alineadas a lo largo de, un eje de precesión 90. Las espigas son recibidas en rebajes circulares complementarios 92 en las caras interiores de las respectivas partes de pista interiores 82, 84. La construcción permite que la pista de cojinete interior 82, 84, y el rodillo soportado sobre ella, realicen un movimiento de precesión con respecto al portador 42, 44 en torno al eje de precesión.

Es importante observar que el eje de precesión no se sitúa en un plano radial (es decir, un plano que es perpendicular al eje geométrico común 30 de las pistas del variador, tal como el plano del papel en la figura 2). En lugar de ello, el eje de precesión está inclinado con respecto a dicho plano, para formar lo que se denomina ángulo de ruedecilla orientable. El punto es mejor comprendido observando la figura 4, que muestra el portador 42, 44 a lo largo de una dirección perpendicular al eje de precesión 90. Se ve que los dientes del engranaje del portador están inclinados con respecto al eje de precesión en lugar de ser perpendiculares al mismo. Este ángulo de los dientes del engranaje determina el ángulo de ruedecilla orientable entre el eje de precesión y el plano radial. El ángulo de ruedecilla orientable tiene una relación importante sobre la función del variador.

Las figuras 8 y 9 están destinadas a clarificar el movimiento del rodillo. En estos dibujos, el rodillo 38, 40 está contenido en un cárter 93 que se omite de los otros dibujos por razones de claridad.

Ya se ha explicado que el rodillo tiene dos grados de libertad en su movimiento con relación a su portador. Adicionalmente, el propio portador tiene dos grados de libertad. Este puede (1) moverse a lo largo de una trayectoria circunferencial (línea de trazos y puntos 95 en la figura 8) alrededor del eje común 30 y (2) realizar un movimiento de basculación. En la figura 9, la línea 96 es una línea radial - pasa a través del eje geométrico común 30 y a través del punto central del portador 42, 44. La línea 98 es una línea de referencia fija con respecto al portador. El ángulo X entre estas dos líneas se denomina aquí ángulo de basculación del portador. Obsérvese que si el engranaje planetario 46 y la corona 50 hubieran de girar a través de ángulos idénticos, el resultado sería que el portador se movería circunferencialmente, pero su ángulo de basculación no cambiaría, ya que el radio 96 y la línea de referencia 98 girarían a través de ángulos idénticos. Por lo tanto no existiría precesión del rodillo y no habría cambio de relación del variador.

Sin embargo, considérese lo que sucede cuando el engranaje planetario 46 y la corona 50 giran a través de ángulos diferentes. En la figura 8, la posición del rodillo corresponde a una relación de 1:1 del variador. El ángulo de basculación X del portador es cero. En la figura 9, el engranaje planetario 46 y la corona 50 han sido hechos avanzar ambos en el sentido de las agujas del reloj, haciendo que el rodillo se mueva a lo largo de su trayectoria 95, pero también el engranaje planetario ha avanzado en el sentido de las agujas del reloj con relación a la corona, haciendo que bascule el portador 42 - el ángulo de basculación X es ahora distinto de cero. El efecto de esta basculación es producir un efecto de orientación transitorio sobre el rodillo 38, el cual ha realizado de este modo un movimiento de precesión con respecto al portador, adoptando la posición inclinada ilustrada, y cambiando así la relación del variador. Por lo tanto, resultará evidente que se puede ejercer control sobre el variador a través del engranaje planetario y corona 46, 48, 50, 52.

El accionamiento apropiado del engranaje planetario y la corona para controlar el variador presenta un reto, no menor debido a la posición del engranaje planetario dentro de la cavidad del variador. La figura 3 ilustra un variador provisto de una disposición de control apropiada que incorpora la presente invención.

La disposición usa un piñón satélite 100 que se acopla tanto con el engranaje planetario como con la corona y controla a ambos. El piñón satélite está aquí formado de manera algo similar a los portadores 42, 44. Aquel tiene porciones dentadas interior y exterior para acoplarse con el engranaje planetario y la corona, respectivamente, y estos se sitúan en un lugar geométrico circular, pero el piñón satélite no requiere - y no tiene - una periferia circular completa, y está conformado de tal manera que puede ajustarse en el espacio limitado entre dos portadores 42 sin estorbarlos. La posición rotacional del portador no es controlada por su acoplamiento con el engranaje planetario o la corona. En la realización ilustrada, en su lugar, se le impide girar por acoplamiento de una lengüeta 102 formada en el piñón satélite con una ranura 104 formada en una barra de control 106. La barra de control sobresale lateralmente desde un pistón hidráulico 108 recibido en un cilindro 110. El actuador hidráulico formado por el pistón y cilindro es de doble efecto - es decir, mediante la presurización de cámaras de trabajo opuestas 112, 114, puede ser hecho ejercer una fuerza en ambos sentidos. El acoplamiento de lengüeta y ranura del piñón satélite con la barra de control permite el movimiento lateral del piñón satélite con respecto al pistón, lo que es necesario, ya que el piñón satélite sigue una trayectoria que es un arco de círculo.

Cuando se mueve el pistón 108, el engranaje planetario 46 y la corona 50 son movidos ambos, por medio del piñón satélite 100, en el mismo sentido. Sin embargo, debido a que el engranaje planetario tiene un diámetro menor y menos dientes que la corona, el engranaje planetario se mueve a través de un ángulo mayor. Por lo tanto, los portadores 42, 44 son (a) movidos a lo largo de su trayectoria circunferencia y (b) basculados, para cambiar la relación del variador.

Esta disposición puede ser usada para proporcionar control del par. Aquella proporciona la relación requerida entre la posición circunferencial de rodillo y la relación del variador. El par neto ejercido sobre los rodillos por las pistas es resistido a través del pistón 108, de manera que la fuerza ejercida por el pistón es proporcional a - y determina - el par de reacción.

La relación entre la posición del pistón y la basculación del portador depende de los tamaños relativos de la corona y el engranaje planetario, y se puede elegir para adaptarse a otros requisitos de diseño.

Una dificultad posible de la disposición de accionamiento ilustrada en la figura 3 es que la carga ejercida por el piñón satélite 100 sobre la corona 50 pueda resultar excesiva. Obsérvese a este respecto que las fuerzas ejercidas sobre la corona 50 por la totalidad de los seis rodillos del variador van a ser resistidas por medio de un piñón satélite único 100. La carga asimétrica resultante puede causar una distorsión no deseable de la corona 50. Se pueden imponer elevadas cargas también sobre el engranaje planetario 46, pero son menos problemáticas, ya que el engranaje planetario es un componente más compacto y rígido.

En principio, sería posible utilizar piñones satélite adicionales para control del variador - quizás uno por cada cavidad del variador - pero esto implicaría aumentar la complejidad de construcción. En lugar de ello, en la realización ilustrada en las figura 10 y 11, la solución consiste en aplicar el par requerido a la corona 50 a través de su porción interior - que puede ser relativamente rígida y estar directamente soportada por un cojinete - en lugar de a través de su porción exterior, menos rígida. El variador mostrado en estos dibujos tiene mucho en común con el variador de la figura 3, y se utilizarán los mismos números de referencia para componentes comunes a ambos. La figura 10 omite un miembro de control 150, para revelar las partes situadas debajo, mientras que la figura 11 incluye este componente.

En la presente realización, la corona 50 tiene un cubo integral 152, que está acoplado a la porción anular exterior de la corona a través de rayos 154, de los cuales hay tres en la presente realización. El cubo 152 contiene un cojinete (no mostrado en los dibujos), por medio del cual la corona 50 está montada en rotación sobre el árbol principal 32. La disposición de control para accionar el engranaje planetario 46 y la corona 50 comprende una vez más un actuador hidráulico del tipo de doble efecto, que tiene en esta realización un par de cabezas de pistón 156, 158 acopladas a través de una barra de acoplamiento 160. Las cabezas de pistón 156, 158 se desplazan en respectivos cilindros 162, 164 y los dibujos muestran lumbreras 166, 168 a través de las cuales se introduce - a presión controlada - fluido hidráulico en las cámaras de trabajo 170, 172 dentro de los respectivos cilindros. La diferencia entre estas presiones constituye la señal de control principal utilizada para regular el comportamiento del variador, y se ajusta por medio de dispositivos hidráulicos asociados. La diferencia de presiones anteriormente mencionada corresponde a una fuerza neta sobre la barra de acoplamiento 160 y esta fuerza es transmitida al piñón satélite 100. Como en la realización de la figura 3, se requiere un acoplamiento entre el actuador hidráulico y el piñón satélite 100 que proporcione la transmisión de la fuerza del actuador y que acomode la curvatura de la trayectoria tomada por el piñón satélite 100 cuando se mueve en vaivén. Este acoplamiento se consigue en la presente realización por medio de una lengüeta 174 que se acopla de manera rígida al piñón satélite 100 (estos están formados como un componente único en la realización ilustrada) y que se extiende radialmente para ser recibida en una ranura formada de manera complementaria en la barra de acoplamiento 160. Por ligero deslizamiento a lo largo de esta ranura, la lengüeta 174 permite que el piñón satélite 100 siga su trayectoria curvada. La lengüeta 174 forma un ajuste íntimo en su ranura; sin embargo, de manera que el acoplamiento así formado impide la rotación del piñón satélite 100.

Como antes, una porción dentada, radialmente más interna, del piñón satélite 100, indicada como 176 en la figura 10, engrana con el engranaje planetario 46. Una porción dentada 178 radialmente exterior del piñón satélite 100 se acopla funcionalmente a la corona 50, pero en la presente realización (y en contraposición con la realización ilustrada en la figura 3) no engrana con la corona 50. En lugar de ello, engrana con los dientes interiores 180 del engranaje del miembro de control 150.

El miembro de control 150 está acoplado a la corona 50 para moverse junto con ella; en la presente realización, el miembro de control 150 tiene un cubo de control 182 que se sitúa alrededor del árbol principal 32 y está atornillado al cubo 152 de la corona 50. Un brazo 184 del miembro de control 150 se extiende radialmente desde el cubo de control 182 y termina en un retorno 186 que tiene dientes de engrane 180, que están vueltos radialmente hacia dentro, para engranar con el piñón satélite 100, como se ha mencionado anteriormente. De ese modo el movimiento del piñón satélite 100 es transmitido a través del miembro de control 150 a la corona 50. Cualquier tendencia de distorsión asimétrica de la corona 50 se reduce en esta realización, ya que las cargas laterales son resistidas a través del cubo de control 152 por el árbol principal 32.

Claims (15)

1. Un variador (10) que comprende un par de pistas (12, 22, 24) montadas para girar alrededor de un eje común (30) y que tienen respectivas caras conformadas (14, 16, 18, 20) que definen conjuntamente una cavidad anular (26, 28) que contienen el menos un rodillo (38, 40) que corre sobre las caras conformadas de las pistas para transferir accionamiento desde una pista a la otra, teniendo el rodillo un eje geométrico de rodillo y estando montado sobre un portador (42, 44) por medio de cojinetes (78) que permiten que el rodillo gire alrededor de su eje y también para realizar un movimiento de precesión con relación al portador (42, 44) para cambiar la inclinación del eje del rodillo con respecto al eje geométrico común (30) y para hacer así posibles cambios en la relación del variador, caracterizado porque el variador comprende además un engranaje planetario (46, 48) y una corona (50, 52) que son concéntricos con, y montados para girar alrededor de, el eje geométrico común (30), acoplándose el portador (42, 44) con el engranaje planetario (46, 48) y la corona (50, 52) de manera que la rotación relativa del engranaje planetario y la corona originan un movimiento de basculación del portador (42, 44) y un cambio consiguiente en la inclinación del eje del rodillo, comprendiendo además el variador un mecanismo para controlar la rotación del engranaje planetario (46, 48) y la corona (50, 52), comprendiendo el mecanismo un piñón satélite (100) que está montado en la cavidad anular (26, 28) y que se acopla funcionalmente con el engranaje planetario y la corona, un actuador (156, 158, 160, 162, 164) que está acoplado funcionalmente al piñón satélite (100), y un disposición para controlar la rotación del piñón satélite (100) con independencia de su acoplamiento con el engranaje planetario (46, 48) y la corona (50, 52).

2. Un variador según la reivindicación 1, en el que la disposición para controlar la rotación del piñón satélite (100) sirve para evitar que gire el piñón satélite.

3. Un variador según se reivindica en la reivindicación 1, en el que el actuador (156, 158, 160, 162, 164) está dispuesto para mover el piñón satélite (100) a lo largo de una dirección circunferencial de recorrido alrededor del eje geométrico común (30).

4. Un variador según se reivindica en la reivindicación 3, en el que la disposición para controlar la rotación del piñón satélite (100) está destinada a evitar que gire el piñón satélite y a absorber algún movimiento del piñón satélite a lo largo de la dirección transversal a su dirección de recorrido.

5. Un variador según se reivindica en la reivindicación 4, e el que la disposición para controlar la rotación del piñón satélite (100) comprende una lengüeta (102; 174) recibida deslizablemente en una ranura (104).

6. Un variador según se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que el actuador (156, 158, 160, 162, 164) es un actuador lineal.

7. Un variador según se reivindica en la reivindicación 4, en el que el actuador consiste en una disposición hidráulica de pistón (156, 158) y cilindro (162, 164).

8. Un variador según se reivindica en la reivindicación 4, en el que el actuador comprende un par de pistones (156, 158) en respectivos cilindros (162, 164).

9. Un variador según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el actuador (156, 158, 160, 162, 164) está acoplado al piñón satélite (100) a través de partes de deslizamiento complementarias (102, 104; 174, 160) que absorben cierto movimiento del piñón satélite en una dirección transversal a la dirección de desplazamiento del actuador mientras transmite la fuerza del actuador al piñón satélite y evita que gire el piñón satélite.

10. Un variador según se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que el engranaje planetario (46, 48) la corona (50, 52) y el piñón satélite (100) están dentados y forman un conjunto de engranajes epicicloidal.

11. Un variador (10) según se reivindica en cualquier reivindicación precedente, que es de par controlado.

12. Un variador según se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en el que la corona (50, 52) comprende una parte exterior anular (152) y al menos un brazo (184) que se extiende radialmente que conduce a una parte de cubo interior (182).

13. Un variador según se reivindica en la reivindicación 12, en el que la parte de cubo (182) está apoyada para girar en torno al eje geométrico común, con respecto a la montura de la corona (50, 52).

14. Un variador según se reivindica en la reivindicación 13, en el que el piñón satélite (100) está funcionalmente acoplado a la corona (50, 52) a través de un miembro de control (150) que se extiende radialmente hacia fuera desde la parte de cubo (182) de la corona.

15. Un variador según se reivindica en la reivindicación 14, en el que el miembro de control (150) tiene una parte exterior dentada que engrana con una parte exterior dentada del piñón satélite (100).