ES2343590T3 - Ensamblaje de control para una caja de cambios longitudinal. - Google Patents
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Abstract
Ensamblaje de control para una caja de cambios longitudinal dotada de una varilla de control, que comprende elementos (2, 3) para transmitir los movimientos de selección y de cambio de marchas a dicha varilla; dispositivos (16, 22, 24, 25) para devolver dicha varilla a la posición neutra y para mantener dicha varilla en la posición engranada, siendo adecuados dichos dispositivos para hacer funcionar la varilla de control a través de dichos elementos, comprendiendo dicho ensamblaje de control una caja (1), que contiene dichos elementos, donde dichos dispositivos están contenidos en dicha caja y soportados de ese modo; donde dichos elementos son un árbol (3) de selección y un árbol (2) de cambio adecuados para hacerse girar alrededor de sus propios ejes (12, 13) mediante palancas (4, 5) adecuadas para recibir movimiento desde un selector, caracterizado porque: - dichos elementos están dotados en un extremo de palancas (14, 15) adecuadas para hacer funcionar un elemento de accionamiento fijado al extremo de la varilla de control de la caja de cambios; - dicha caja (1) de dicho ensamblaje de control es adecuada para fijarse de manera externa a la caja de cambios; y - dicha caja (1) comprende una abertura (10) a través de la cual el extremo de la varilla de control, en el que está fijado el elemento de accionamiento, puede extenderse con el fin de recibir los movimientos de selección y de cambio de marchas desde el árbol (2) de cambio y el árbol (3) de selección.
Description
Ensamblaje de control para una caja de cambios
longitudinal.
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La presente invención se refiere a un ensamblaje
de control para una caja de cambios longitudinal, en particular
para la caja de cambios de un vehículo.
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En el campo de los vehículos, en particular de
los vehículos industriales, se utilizan frecuentemente cajas de
cambios longitudinales. En este tipo de caja de cambios es habitual
que una varilla de control gire para seleccionar los grupos (pares)
de engranajes y se traslade para engranarse a un engranaje. El
primero de estos movimientos corresponde a la acción por parte de
conductor de mover la palanca de selección hacia la izquierda o
hacia la derecha desde la posición neutra (normalmente para realizar
una selección entre los pares 1º-2º, 3º-4º, 5º-6º, marcha atrás), o
sin movimiento para el par 3º y 4º. El segundo corresponde al
enganche de uno de los engranajes del par. En cualquier caso, el
movimiento de selección precede al movimiento de cambio. Mientras
que el primero debe permitir que la varilla de control y la palanca
de selección vuelvan a la posición neutra, a no ser que se produzca
después un engranado, el segundo debe terminar con un bloqueo en la
posición engranada, únicamente siendo posible eliminar dicho
bloqueo en caso de un comando específico por parte del conductor,
quien debe aplicar una fuerza moderada a la palanca de cambio de
marchas.
La varilla de control de marchas, dentro de la
caja de cambios, se controla normalmente mediante un ensamblaje de
control que recibe el comando para llevar a cabo los movimientos
anteriormente mencionados desde la palanca de selección, por
ejemplo a través de cables de control que pueden transmitir
movimiento, por ejemplo cables revestidos que proporcionan tracción
y empuje, generando la rotación y la traslación de la varilla de
control dentro de la caja de cambios, mediante elementos de control
específicos, por ejemplo mediante un elemento, conocido
generalmente como elemento de accionamiento, de una forma apropiada
fijado a un extremo de la varilla de control. Una solución
ampliamente utilizada consiste en un ensamblaje de control que
comprende dos árboles, para la selección y el cambio, cada uno de
los cuales se hace girar mediante los movimientos de selección y de
cambio de la palanca de selección, y que pueden hacer funcionar el
elemento de accionamiento. Otros tipos de ensamblaje de control
comprenden un único árbol que puede realizar diferentes movimientos.
El ensamblaje de control comprende generalmente una caja en la que
dichos elementos de control están alojados y soportados, fijada a
la caja de cambios en una posición apropiada, dependiendo del tipo
de caja de cambios utilizada, por ejemplo de montaje trasero. Un
ensamblaje de control según el preámbulo de la reivindicación 1 se
conoce por el documento EP-A-1 262
691.
Las cajas de cambios longitudinales modernas
contienen dispositivos de retorno y de fijación que hacen funcionar
la varilla de control de marchas para devolverla a la posición
neutra cuando se suelta la palanca de selección y el engranaje no
está enganchado, o para mantener el engranaje en la posición
engranada, una vez que se haya enganchado, y hasta que el conductor
lo desenganche. Dichos dispositivos pueden comprender resortes,
perfiles, acoplamientos. La disposición interna de la caja de
cambios, que actúa directamente sobre la varilla de control
utilizando un único posicionador, no permite una correcta
calibración de las dos funciones (selección y cambio) y, por otro
lado, si se realizan por separado se requiere una alta carga de
selección que siempre permita a la palanca situada en la cabina
volver a la posición neutra con una carga mínima garantizada. Por
este motivo se requieren diferentes soluciones y calibraciones para
las diferentes versiones de cajas de cambios. Esto dificulta la
estandarización de los componentes utilizados en las diversas cajas
de cambios que puede ser necesario fabricar. Además, problemas de
espacio y de interferencias entre los diversos componentes en el
interior de la caja de cambios, la cual es de por sí una pieza muy
compleja del equipamiento, puede hacer necesario adoptar soluciones
que no sean completamente satisfactorias en lo que respecta a la
funcionalidad y a la robustez de dichos dispositivos. Además se
añade el hecho de que, por los mismos motivos estructurales
descritos anteriormente, el ajuste, la reparación y la sustitución
de los componentes son operaciones extremadamente difíciles y
caras, mientras que sustituir toda la caja de cambios no es,
obviamente, deseable. Por otro lado, el mantenimiento es un aspecto
particularmente importante en el campo de los vehículos
industriales, los cuales están destinados normalmente a tener una
vida útil larga y
activa.
activa.
Por lo tanto, es deseable aumentar el nivel de
estandarización de los componentes, incluso en el caso de una
producción diversificada, para simplificar la construcción de las
cajas de cambios, reducir la complejidad y el coste de las
operaciones de mantenimiento y mejorar la funcionalidad de los
dispositivos de cambio y de fijación.
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Las desventajas descritas anteriormente se han
solucionado según la presente invención con un ensamblaje de control
según la reivindicación 1 y sus reivindicaciones dependientes.
La invención también se refiere a un sistema de
caja de cambios que comprende:
- una caja de cambios longitudinal dotada de una varilla de control,
- un ensamblaje de control para controlar dicha caja de cambios según se ha descrito anteriormente.
Esta invención se refiere en particular a lo
expuesto en las reivindicaciones adjuntas.
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A continuación se ilustrará la presente
invención a través de una descripción detallada de realizaciones
preferidas, aunque no exclusivas, de la misma ilustradas, a modo de
ejemplo no limitativo, con la ayuda de los dibujos adjuntos en los
que:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un
ensamblaje de control según un aspecto de la presente invención,
adecuado para montarse en la parte trasera de una caja de cambios
longitudinal para vehículos industriales;
la figura 2 es una vista esquemática del
ensamblaje de control de la figura 1 desde la parte destinada a
acoplarse a la caja de cambios;
la figura 3 es una ilustración esquemática de
una vista en sección transversal del mismo ensamblaje de control
visto a lo largo del plano de visualización III de la figura 2;
la figura 4 es una ilustración esquemática de
una vista en sección transversal del mismo ensamblaje de control
visto a lo largo del plano de visualización IV de la figura 2;
la figura 5 es una ilustración esquemática de
una vista en sección transversal del mismo ensamblaje de control
visto a lo largo del plano de visualización V de la figura 3;
la figura 6 es una ilustración esquemática de
una vista en sección transversal del mismo ensamblaje de control
visto a lo largo del plano de visualización VI de la figura 3.
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La figura 1 es una ilustración esquemática de un
ensamblaje de control para una caja de cambios longitudinal de un
vehículo industrial. Lo mostrado está destinado a montarse en la
parte trasera de la caja de cambios, pero son posibles soluciones
alternativas según la presente invención, sobre la base de la
técnica anterior.
Según un aspecto de la invención, el ensamblado
comprende una caja 1 que contiene y soporta dichos elementos de
transmisión que pueden ser, según un aspecto preferido, dos árboles,
un árbol 2 de cambio y un árbol 3 de selección adecuados para
recibir el movimiento, mediante las palancas 4 y 5 de control
fijadas a los extremos de los mismos, por ejemplo a través de
cables desde un selector, que puede ser la palanca de selección
manejada por el conductor; el movimiento de la palanca hace que los
árboles giren alrededor de sus propios ejes, respectivamente 12 y
13; el movimiento de selección, tal y como se ha descrito
anteriormente, hace girar el árbol 3 de selección, el movimiento de
enganche (o de desenganche) de engranaje hace girar el árbol 2 de
cambio. Las palancas pueden estar conectadas a los cables de una
manera conocida, por ejemplo mediante los elementos 6 y 7,
apropiadamente excéntricos con respecto a los ejes de los árboles.
Otros elementos, utilizados también habitualmente en la técnica
anterior, pueden estar presentes, por ejemplo las masas 8
excéntricas adecuadas para transferir la inercia apropiada a los
movimientos, para transferir el movimiento y proporcionar al
conductor una correcta sensación de maniobrabilidad. El ensamblaje
puede fijarse de manera apropiada a la caja de cambios mediante el
reborde 9, por ejemplo utilizando pernos.
La figura 2 es una vista del ensamblaje desde la
parte destinada a conectarse a la caja de cambios, con la abertura
10 enfrentada a una abertura específica de la caja de cambios. Un
extremo de la varilla de control de marchas, que puede fijarse con
un elemento de accionamiento, de un tipo conocido y de una forma
adecuada, se extiende a través de la abertura 10 hacia el interior
de la caja 1 del ensamblaje de control, para recibir el movimiento
desde los elementos de transmisión, en este caso los árboles 2 y 3;
la rotación del árbol 2 de cambio hace que dicha varilla se mueva a
lo largo de su propio eje, en una dirección que es sustancialmente
perpendicular al plano de la figura, y la rotación del árbol de
selección hace que la varilla gire alrededor de su propio eje.
Estas operaciones pueden llevarse a cabo de una manera conocida. En
los dibujos, ambos árboles están ilustrados en la posición
correspondiente a la posición neutra. Ambos pueden girar en ambos
sentidos en un ángulo predefinido en relación a esta posición. Esto
se corresponde, para la correspondencia relacionada con la palanca
de selección mencionada con respecto a la técnica anterior, con el
movimiento del árbol de selección hacia la 1º y 2º marcha en un
sentido y hacia la 5º y 6º marcha o hacia la marcha atrás en el
otro, con el movimiento del árbol de cambio para engranarse a los
engranajes impares en un sentido y a los engranajes pares en el
otro. Al igual que en la manera normal, la marcha atrás puede estar
alineada con los engranajes pares o impares en el lado izquierdo o
derecho del control. Es evidente que, al igual que en la técnica
anterior, pueden implementarse diferentes disposiciones, y pueden
concebirse más o menos posiciones de los elementos de transmisión.
En la solución ilustrada, el árbol 3 de selección presenta una
palanca 14 (véase además la figura 3), cuyo extremo se mueve hacia
abajo o hacia arriba en correspondencia con la rotación del árbol,
haciendo funcionar el elemento de accionamiento fijado a la varilla
de control y haciendo que esta última gire tal y como se ha descrito
anteriormente.
El árbol 2 de cambio también presenta una
palanca 15. El extremo excéntrico del mismo empuja la varilla hacia
delante o hacia atrás (de manera perpendicular al plano del dibujo
en la figura 2) mediante el elemento de accionamiento. El elemento
de accionamiento y la varilla pueden tener una forma conocida.
El ensamblaje está dotado de al menos una parte
de los dispositivos que hacen que dicha varilla vuelva a la
posición neutra y se mantenga en una de las posiciones engranadas.
Las figuras 2, 3 y 5 muestran un ejemplo de una solución según la
presente invención para que el dispositivo vuelva a la posición
neutra que hace funcionar al árbol 3 de selección. Pueden
utilizarse diferentes soluciones para llevar a cabo esta función,
tal como un resorte espiral que actúe sobre una leva, o un resorte
de recuperación que pueda devolver al árbol a la posición neutra
desde las otras posiciones correspondientes a diferentes
selecciones. El resorte 16 espiral de recuperación puede estar
insertado en un extremo del árbol de selección, alargándose los
brazos 17 y 18 de extremo del resorte para formar una horquilla que
se extiende en una dirección que es sustancialmente radial en
relación al árbol de selección. Dichos brazos de extremo están
dispuestos para colocarse a horcajadas en un primer vástago 19
solidario con la caja 1 y pueden sostenerse de ese modo, uno cuando
el árbol 3 gira en un sentido, el otro cuando el árbol 3 gira en el
sentido opuesto. El segundo vástago 20 es solidario y excéntrico
con relación al mismo árbol, estando soportado, por ejemplo, por el
mismo soporte 21 de la palanca 14, y está dispuesto en paralelo al
primer vástago. Tira, con la rotación del árbol de selección, del
extremo del resorte que no está sujetado por el primer vástago. De
esta manera, la rotación en un sentido o en el otro ensancha la
horquilla formada por los extremos del resorte de recuperación,
haciendo que el árbol vuelva a la posición ilustrada en el dibujo,
cuando otras fuerzas que actúan sobre el árbol cesan; tal y como se
ha mencionado anteriormente, esta posición corresponde a la
posición neutra, con la palanca de selección totalmente suelta. La
invención facilita el retorno de la palanca a la posición neutra,
cuando se suelta, y facilita, en el ejemplo ilustrado, encontrar el
eje de selección de las marchas intermedias, 3º y 4º, que también
sirve como referencia para los otros ejes 1º-2º y 5º-6º de
selección.
Esto proporciona al conductor una sensación de
mayor precisión de control.
Con referencia al dispositivo para la fijación
en una posición engranada de engranaje, se hace referencia a las
figuras 4 y 6. El árbol 2 está dotado de un perfil 22 conformado de
manera apropiada que es solidario con el mismo que puede, según un
posible aspecto de la invención, estar previsto directamente en
otros elementos presentes en el árbol, tal como la base 23 de la
palanca 15. El perfil interactúa con un vástago 24 móvil, soportado
por la caja 1 y móvil en una dirección radial con relación al árbol
de cambio, que se empuja contra el perfil mediante un resorte 25 de
compresión. El extremo 26 del vástago móvil, que es preferentemente
esférico o de una forma redondeada, se engancha con las muescas 27,
28, 29 del perfil. La muesca 28 corresponde a la posición neutra
entre dos engranajes del mismo grupo (la misma posición del árbol de
selección); las otras dos corresponden al vástago móvil que sigue
la rotación del árbol de cambio. La forma del perfil y de las
muescas es tal que, actuando conjuntamente con el vástago móvil, el
árbol de cambio se mantiene en la posición desea, desde la cual
solo puede salir aplicando una fuerza adecuada en ese sentido. En
particular, durante el paso desde la posición neutra hasta la
posición engranada y viceversa, el sistema ejerce una resistencia
durante un espacio de tiempo determinado, correspondiente a la
compresión del resorte, y una vez que se haya superado el punto de
compresión máxima, facilita el paso definitivo a la nueva posición.
Para un experto en la materia resultará sencillo adaptar la forma
del perfil y de las muescas para optimizar la maniobrabilidad y la
funcionalidad del sistema para proporcionar al conductor la
sensación de un buen funcionamiento de las marchas y la percepción
de enganche. El vástago móvil y el resorte de compresión pueden
alojarse en un asiento específico en la caja 1 y pueden insertarse
desde el exterior a través de una abertura que puede cerrarse, por
ejemplo, mediante un tapón 31 roscado, que mantiene al vástago y al
resorte en la posición apropiada.
Las cajas de cambios de vehículos están dotadas
normalmente de medios de ventilación. Según un aspecto adicional de
la invención, el ensamblaje de control de caja de cambios está
dotado de dichos medios de ventilación; dichos medios, de un tipo
conocido en la técnica anterior, están indicados mediante el número
de referencia 30 en los dibujos. Colocando los medios de
ventilación sobre la caja del ensamblaje de control en lugar de
sobre la caja de cambios, es posible reducir la cantidad de aceite
que se pierde debido a la centrifugación y nebulización del mismo
mediante los mecanismos de engranaje móviles, especialmente cuando
se alcanzan altas temperaturas.
A partir de los dibujos, el experto en la
materia puede deducir otros detalles útiles para fabricar el
ensamblaje de control, los cuales no se describen en detalle en
este documento. Otras variaciones son posibles y pueden
introducirse según el conocimiento del experto en la materia y en
línea con los requisitos específicos.
Otras realizaciones alternativas, aparte de la
mostrada en el ejemplo, pueden concebirse y llevarse a la práctica;
por ejemplo, los elementos de transmisión pueden consistir en un
único árbol que puede rotar y trasladarse, y los dispositivos de
fijación y de retorno pueden ser de un tipo distinto a los
ilustrados, sin apartarse del alcance de la invención.
Colocando los dispositivos de fijación y de
retorno en la caja del ensamblaje de control se permite que las
partes se sustituyan rápidamente y se facilitan los ajustes y el
mantenimiento. Además, elimina cualquier limitación con respecto al
tamaño y el diseño de la estructura de la caja de cambios, la cual
puede variar. Además, es fácil fabricar ensamblajes de control
adecuados para su utilización en una serie de cajas de cambios
estructuradas de diferente manera para su utilización en diferentes
tipos de vehículos. Llevar estos elementos hacia el interior del
ensamblaje de control simplifica la estructura de la caja de cambios
y facilita la estandarización de los componentes. Además, permite
la fabricación del ensamblaje al final de la cadena de producción,
reduciendo los riesgos de un ensamblado incorrecto y las
complicaciones durante las diversas fases del ensamblaje de la caja
de cambios.
El ensamblaje de control y la caja de cambios
según la presente invención son particularmente adecuados para
cajas de cambios longitudinales manuales, en las que una serie de
mecanismos de transmisión de movimiento están dispuestos entre la
palanca de selección y la varilla de control de marchas, y hacen
posible mejorar la funcionalidad y la maniobrabilidad para el
conductor. Sin embargo, no se excluye la posible aplicación en
sistemas de cajas de cambios engranadas por fases automatizadas.
La invención también se refiere a un vehículo,
en particular un vehículo industrial, dotado de un sistema de caja
de engranajes como el descrito anteriormente.
Claims (12)
1. Ensamblaje de control para una caja de
cambios longitudinal dotada de una varilla de control, que comprende
elementos (2, 3) para transmitir los movimientos de selección y de
cambio de marchas a dicha varilla;
dispositivos (16, 22, 24, 25) para devolver
dicha varilla a la posición neutra y para mantener dicha varilla en
la posición engranada,
siendo adecuados dichos dispositivos para hacer
funcionar la varilla de control a través de dichos elementos,
comprendiendo dicho ensamblaje de control una caja (1), que contiene
dichos elementos, donde dichos dispositivos están contenidos en
dicha caja y soportados de ese modo;
donde dichos elementos son un árbol (3) de
selección y un árbol (2) de cambio adecuados para hacerse girar
alrededor de sus propios ejes (12, 13) mediante palancas (4, 5)
adecuadas para recibir movimiento desde un selector,
caracterizado porque:
- -
- dichos elementos están dotados en un extremo de palancas (14, 15) adecuadas para hacer funcionar un elemento de accionamiento fijado al extremo de la varilla de control de la caja de cambios;
- -
- dicha caja (1) de dicho ensamblaje de control es adecuada para fijarse de manera externa a la caja de cambios; y
- -
- dicha caja (1) comprende una abertura (10) a través de la cual el extremo de la varilla de control, en el que está fijado el elemento de accionamiento, puede extenderse con el fin de recibir los movimientos de selección y de cambio de marchas desde el árbol (2) de cambio y el árbol (3) de selección.
2. Ensamblaje según la reivindicación 1, en el
que dicho árbol de selección está dotado de un dispositivo (16, 19,
20) para volver a la posición neutra.
3. Ensamblaje según la reivindicación 2, en el
que dicho dispositivo comprende un resorte (16) de recuperación.
4. Ensamblaje según la reivindicación 3, en el
que los extremos (17, 18) de dicho resorte de recuperación son
adecuados para engranarse, uno con un primer vástago (19) solidario
con la caja y el otro con un segundo vástago (20) solidario con
dicho árbol de selección, para deformar dicho resorte cuando el
árbol de selección rota desde la posición neutra.
5. Ensamblaje según la reivindicación 3, en el
que dicho resorte de recuperación es un resorte helicoidal que actúa
sobre un perfil de leva.
6. Ensamblaje según la reivindicación 1, en el
que dicho árbol de cambio está dotado de un perfil (22) adecuado
para interactuar con el extremo (26) de un vástago (24) móvil
soportado por dicha caja y empujado por un resorte (25) de
compresión contra dicho perfil.
7. Ensamblaje según la reivindicación 6, en el
que dicho perfil comprende una muesca (28) adecuada para engranarse
con dicho vástago móvil cuando el árbol de cambio está en la
posición neutra, y dos muescas (27, 29) adecuadas para engranarse
con dicho vástago móvil cuando el árbol de cambio está en una
posición engranada con un engranaje.
8. Ensamblaje según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, dotado de medios (30) de ventilación de
caja de cambios.
9. Sistema de caja de cambios manual, que
comprende:
- una caja de cambios longitudinal dotada de una varilla de control;
- un ensamblaje de control para controlar dicha caja de cambios según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. Sistema de caja de cambios manual según la
reivindicación 9, en el que dicha caja de cambios presenta cinco o
seis marchas, más la marcha atrás.
11. Sistema de caja de cambios manual según la
reivindicación 9 ó 10, que comprende una palanca de selección que
puede transmitir movimiento a dichos elementos de transmisión a
través de cables revestidos.
12. Vehículo industrial dotado de un sistema de
caja de cambios manual según cualquiera de las reivindicaciones 9 a
11.
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