ES2370763T3 - Procedimiento de paso descendente con par motor negativo, para caja de cambios con garras. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de paso descendente con par motor negativo para caja de cambios de garras (1) de vehículo automóvil, que comprende accionadores para el mando de un embrague de entrada (4) unido a un árbol primario (6), para el enganche de las garras (26) y de un sincronizador (24) dispuesto en una marcha inferior a una marcha inicial (N), caracterizado porque éste realiza sucesivamente las operaciones siguientes: - el embrague de entrada (4) es descargado para descender a una capacidad de par (40) inferior al par motor (42); - después de un inicio de deslizamiento del embrague de entrada, el sincronizador (24) es accionado para transmitir un par de ruedas (72) negativo dependiente de la demanda del conductor, siendo ajustada la capacidad de par (40) del embrague para facilitar el par al sincronizador, en paralelo el accionador de las garras de la marcha inicial (N) ejerce una fuerza continua (46) de desacoplamiento de esta marcha; - siendo desacoplada la marcha inicial (N), el embrague y el par motor (42) mantienen sensiblemente el nivel de par dependiente de la voluntad del conductor, mientras que el par de sincronizador (44) es gobernado de manera que se mantenga superior al par del embrague (40) para aumentar la velocidad del árbol primario (52); - cuando la velocidad del árbol primario (52) se hace próxima a la de la marcha final (54), esta marcha final (N-1) es acoplada; - el sincronizador (24) es desactivado progresivamente, siendo cerrado el embrague (4) a continuación o simultáneamente.

Description

Procedimiento de paso descendente con par motor negativo, para caja de cambios con garras.
La presente invenci6n se refiere a las estrategias de cambio de velocidad para una transmisi6n del tipo de caja de cambios manual de un vehfculo autom6vil, que comprende garras para el acoplamiento de las marchas.
Existen cajas de cambios automaticas que comprenden marchas realizadas por combinaciones de trenes planetarios, realizandose los pasos de las marchas por el accionamiento de frenos y de embragues, al tiempo que se transmite a las ruedas motrices un par motor. Estas cajas de cambios tienen el inconveniente de ser pesadas y caras, ademas estas comprenden un rendimiento mediocre.
Las cajas de cambios manuales de los vehfculos autom6viles comprenden un arbol primario unido al motor del vehfculo por un embrague, y uno o dos arboles paralelos receptores unidos a las ruedas motrices del vehfculo. El arbol primario puede estar unido a cada arbol receptor por pares de pinones que forman un engranaje, que transmiten el movimiento de uno a otro segun diferentes relaciones de desmultiplicaci6n correspondientes respectivamente a otras tantas marchas.
Uno de los pinones de cada engranaje es solidario del arbol que le soporta, el otro pin6n del engranaje esta montado libre en rotaci6n, este puede ser hecho solidario de su arbol por el deslizamiento axial de un manguito de sincronizaci6n. Este deslizamiento realiza en primer lugar una sincronizaci6n de la velocidad del pin6n libre con la del arbol que le soporta por un dispositivo de sincronizaci6n que comprende conos de rozamiento, y un enganche por garras que asegura la solidarizaci6n completa del pin6n al arbol.
Cada manguito de sincronizaci6n puede mandar el acoplamiento de una marcha dispuesta axialmente en un lado del manguito, o de dos marchas dispuestas en los dos lados. Ademas, una marcha de marcha atras realiza una inversi6n del sentido de marcha del arbol receptor.
Estas cajas de cambios que pueden ser automatizadas son simples y ofrecen un buen rendimiento, pero necesitan un sincronizador por marcha, lo que impone un cierto estorbo. Ademas, estas comprenden una rotura de par durante el paso de las velocidades, que puede resultar inc6moda.
Sabiendo que el documento DE 198 44 783 C1 representa el estado de la tecnica mas pr6ximo, una soluci6n conocida presentada especialmente en el documento FRA12674928, propone una caja de cambios manual automatizada que comprende un numero reducido de sincronizadores. En efecto, utilizando un sincronizador solamente en la primera marcha y garras sin sincronizador en las otras marchas, se puede utilizar este sincronizador para, durante un paso descendente hacia una velocidad inferior, acoplarle temporalmente con el fin de aumentar la velocidad del arbol primario y sincronizarle para preparar el enganche por garras de la marcha siguiente.
Sin embargo, estas soluciones no permiten gobernar un cierto par dependiente de la demanda del conductor, en las ruedas motrices del vehfculo, durante los cambios de velocidad.
La presente invenci6n tiene por objeto especialmente evitar estos inconvenientes de la tecnica anterior, y proponer un procedimiento simple y eficaz que permita realizar un paso de velocidad descendente en una caja de cambios de garras, gobernando al mismo tiempo un par motor negativo o par de frenado transmitido a las ruedas motrices del vehfculo.
A tal efecto, esta propone un procedimiento de paso descendente con par motor negativo para caja de cambios de garras de vehfculo autom6vil, que comprende accionadores para el mando de un embrague de entrada unido a un arbol primario, para el enganche de las garras y de un sincronizador dispuesto en una marcha inferior a una marcha inicial, caracterizado porque este realiza sucesivamente las operaciones siguientes:
el embrague de entrada es descargado para descender a una capacidad de par inferior al par motor;
despues de un inicio de deslizamiento del embrague de entrada, el sincronizador es accionado para transmitir un par de ruedas negativo dependiente de la demanda del conductor, siendo ajustada la capacidad de par del embrague para facilitar el par al sincronizador, en paralelo el accionador de las garras de la marcha inicial ejerce una fuerza continua de desacoplamiento de esta marcha;
siendo desacoplada la marcha inicial, el embrague y el par motor mantienen sensiblemente el nivel de par dependiente de la voluntad del conductor, mientras que el par de sincronizador es gobernado de manera que se mantiene superior al par del embrague, para aumentar la velocidad del arbol primario;
cuando la velocidad del arbol primario se hace pr6xima a la de la marcha final, esta marcha final es acoplada;
el sincronizador es desactivado progresivamente, siendo cerrado el embrague a continuaci6n o simultaneamente.
Una ventaja del procedimiento de paso de acuerdo con la invenci6n es que transmitiendo un par de sincronizaci6n superior al par de embrague, se puede a la vez aplicar al menos una fracci6n del par motor negativo a las ruedas motrices por el sincronizador, y al mismo tiempo reducir la velocidad del arbol primario.
El procedimiento de acuerdo con la invenci6n puede comprender, ademas, una o varias de las caracterfsticas siguientes, que pueden ser combinadas entre ellas.
De acuerdo con una caracterfstica de la invenci6n, para el acoplamiento de la marcha final la velocidad del arbol primario es mantenida ligeramente por encima de la de acoplamiento de esta marcha final.
Ventajosamente, despues del acoplamiento de la marcha final se establece un par motor positivo durante un corto instante para aumentar la velocidad del motor y volver a adherir rapidamente el embrague.
Ventajosamente, un desacoplamiento de la marcha inicial o un acoplamiento de la marcha final queda registrado por una medici6n de la posici6n del accionador de las garras de estas marchas.
La invenci6n comprende tambien una caja de cambios de garras de vehfculo autom6vil, que comprende accionadores para el mando de un embrague de entrada unido a un arbol primario, para el enganche de las garras y de un sincronizador dispuesto en una marcha inferior a una marcha inicial, caracterizada porque comprende medios para realizar el procedimiento de paso descendente con un par motor negativo descrito anteriormente, para pasar de la marcha inicial a la marcha final inferior.
En particular, la caja de cambios de garras puede comprender seis marchas enganchadas por garras, asf como dos sincronizadores dispuestos en la tercera y la sexta marcha.
La invenci6n se comprendera mejor y otras caracterfsticas y ventajas se pondran de manifiesto de modo mas claro con la lectura de la descripci6n que sigue dada a tftulo de ejemplo, refiriendose a los dibujos anejos, en los cuales:
la figura 1 presenta de manera esquematica, un ejemplo de caja de cambios que utiliza el procedimiento de acuerdo con la invenci6n;
la figura 2 presenta diagramas que tienen por abscisa el tiempo que, para un paso de velocidad descendente con un par motor negativo, comprenden sucesivamente:
curvas de par motor, de par transmitido por el embrague de entrada o por el sincronizador, y curvas de esfuerzo sobre los accionadores de paso;
la velocidad del motor, la velocidad real del arbol primario, y la velocidad te6rica de este arbol primario con la marcha final acoplada;
las marchas demandadas y las marchas realmente acopladas;
pares deseados o reales, a la salida de la caja de cambios;
La figura 1 presenta una caja de cambios 1 de arboles paralelos, que comprende un primer arbol primario 6 unido al motor del vehfculo 2 por un embrague 4, y un segundo arbol receptor 8 que arrastra las ruedas motrices del vehfculo 12 por un diferencial 10.
El arbol primario 6 soporta una serie de seis pinones que engranan, cada uno, con otro pin6n llevado por el arbol receptor 8, para formar seis marchas. En cada uno de estos engranajes, uno de los pinones 20 esta fijado al arbol que le soporta, mientras que el otro 22 es libre, pudiendo quedar unido al arbol que le soporta por manguitos de enganche por garras 26 que no comprenden dispositivo de sincronizaci6n. Cada manguito de enganche por garras 26 desliza axialmente bajo el efecto de un accionador, para acoplar en un lado o en el otro una marcha.
Un manguito de sincronizaci6n 24 esta colocado en el arbol primario 6 entre los pinones libres 22 de la tercera y de la sexta marcha. Los sincronizadores colocados axialmente a una y otra parte de este manguito 24, pueden transmitir un par elevado igual al menos a una parte importante del par motor. Estos sincronizadores comprenden por ejemplo varios conos de rozamiento, puestos en practica por un accionador que facilita una fuerza axial elevada. Los sincronizadores pueden tambien disipar una energfa importante.
Las garras de los pinones libres 22 de la tercera y de la sexta marcha, se encuentran axialmente con respecto a estos pinones, en el otro lado del manguito de sincronizaci6n 24.
Un arbol paralelo 30 soporta pinones que pueden quedar unidos entre sf, para realizar una inversi6n del sentido de marcha utilizada por la marcha de marcha atras.
Los manguitos de las garras 26 y de los sincronizadores 24, asf como el embrague 4 son accionados por accionadores no representados, gobernados a su vez por un calculador de gesti6n de la caja de cambios, para realizar pasos
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de velocidades segun la demanda del conductor y las condiciones de funcionamiento del vehfculo, y en funci6n de leyes de paso puestas en memoria en este calculador.
El funcionamiento de la caja de cambios 1 es el siguiente.
Los pasos de velocidades se hacen con una apertura parcial del embrague 4, para desolidarizar en parte el arbol primario 6 del motor 2 que comprende una gran inercia que proviene de su volante motor, al tiempo que eventualmente se reduce el par facilitado por las combustiones de este motor. Despues, el par transmitido por el embrague 4 es transferido momentaneamente por uno de los sincronizadores del manguito 24, a la marcha que le esta unida para ser transmitido a las ruedas motrices 12.
Para un paso de velocidad ascendente hacia una marcha final con un par positivo, puede utilizarse el sincronizador de una marcha igual o superior a esta marcha final, para transmitir momentaneamente el par motor y disminuir la velocidad del arbol primario 6.
Para un paso de velocidad ascendente con un par negativo, puede utilizarse, si existe uno, un sincronizador de una marcha inferior a la marcha inicial para disminuir la velocidad del arbol primario 6.
Para un paso de velocidad descendente con un par positivo, puede utilizarse, si existe uno, un sincronizador de una marcha estrictamente superior a la marcha inicial para transmitir momentaneamente el par motor y aumentar la velocidad del arbol primario 6.
Para un paso de velocidad descendente hacia una marcha final con un par negativo, puede utilizarse tambien, si existe uno, un sincronizador de una marcha igual o inferior a esta marcha final, para aumentar la velocidad del arbol primario 6.
�abiendo alcanzado a continuaci6n la velocidad del arbol primario 6 un valor pr6ximo al correspondiente al acoplamiento de la marcha final, esta marcha queda enganchada por garras y a continuaci6n el embrague es cerrado para pasar la totalidad del par motor.
Durante el cambio de marcha, se gobierna en paralelo el par motor, el embrague y el sincronizador para aplicar al final a las ruedas motrices 12, un cierto par dependiente de la demanda del conductor, al tiempo que se tiene en cuenta la energfa disipada por los componentes en curso de deslizamiento.
Se realiza, asf, una transmisi6n segun una arquitectura del tipo de caja de cambios manual, que comprende un buen rendimiento y realizable con un coste moderado, que asegura un confort durante los cambios de velocidades transmitiendo al menos una parte del par motor a las ruedas motrices.
En variante, la caja de cambios 1 puede comprender dos arboles receptores dispuestos en paralelo.
La figura 2 presenta de arriba abajo cuatro diagramas A, �, C y D, que comprenden una misma abscisa que representa el tiempo, para un paso de velocidad descendente con un par motor negativo, que se desarrolla en siete fases sucesivas indicadas por fase 1 a fase 7.
El primer diagrama A comprende una curva de capacidad de par 40 del embrague de entrada 4, modulado por un movimiento de su accionador de mando, una curva de par motor 42 facilitado segun una regulaci6n efectuada por el calculador de control de este motor, y una curva de capacidad de par 44 del sincronizador, modulado por un movimiento del accionador de su manguito de sincronizaci6n 24.
Se indicara que el par motor es aquf negativo, aplicando el motor un frenado en las ruedas motrices, y que el par del embrague 40 asf como el del sincronizador 44 representan capacidades de par definidas por convenio como siempre positivas, mientras que en este caso estos transmiten efectivamente un par motor negativo.
Este diagrama A comprende tambien una curva de esfuerzo de extracci6n 46 para el desenganche de las garras de la marcha inicial N, y una curva de esfuerzo de acoplamiento 48 para el enganche de las garras de la marcha final inferior N1.
El segundo diagrama � comprende una curva de velocidad del motor 50, una curva de velocidad real del arbol primario 52, y una curva de velocidad te6rica del arbol primario 54 en el caso en que la marcha N1 estuviera acoplada.
El tercer diagrama C comprende una curva 60 que presenta la elecci6n esperada de la marcha, correspondiente a una decisi6n del calculador de mando de la caja de cambios teniendo en cuenta la demanda del conductor asf como los diferentes parametros de funcionamiento del vehfculo, y una curva 62 que presenta la marcha efectivamente enganchada por garras. Estas curvas estan situadas en tres niveles, partiendo del bajo 0 para ninguna marcha acoplada, N1 para la marcha final acoplada y N para la marcha inicial acoplada.
El cuarto diagrama D comprende una curva que presenta el par en las ruedas motrices 70 segun la demanda del conductor, y el par real aplicado a las ruedas motrices 72.
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El paso de marcha descendente con par motor negativo descrito a continuaci6n, utiliza un sincronizador de una marcha inferior a la marcha inicial N.
Este paso puede ser, con el ejemplo de la caja de cambios descrito en la figura 1, un descenso de una marcha a partir de la cuarta, de la quinta o de la sexta marcha con utilizaci6n del sincronizador de la tercera marcha.
Antes de la fase 1, la capacidad de par del embrague 40 es superior al par motor negativo facilitado 42, el embrague no desliza. La marcha inicial N esta acoplada.
Al principio de la fase 1, el calculador decide el paso de la marcha inferior, la marcha demandada 60 pasa a N1. Simultaneamente, la capacidad de par del embrague 40 disminuye progresivamente y pasa por debajo del par motor negativo 42 facilitado, el embrague empieza a patinar.
Este principio de patinaje se detecta, por ejemplo, comparando la velocidad del motor 2 con la del arbol primario 6, medida por un sensor de velocidad. Actuando el motor como un freno, el patinaje provoca una disminuci6n de la velocidad del motor 50 con respecto a la del arbol primario 52.
Detectado este deslizamiento del embrague, se aplica en la fase 2 un esfuerzo continuo de extracci6n 46 para el desenganche de las garras de la marcha inicial N. Paralelamente, el sincronizador de la marcha inferior queda acoplado. El par de este sincronizador 44 aumenta progresivamente para llegar sensiblemente al par de embrague 40, lo que transfiere par negativo hacia las ruedas motrices por esta vfa, y descarga otro tanto el par transmitido en la marcha N.
Para obtener un aumento rapido del par de sincronizaci6n 44, puede ajustarse previamente, durante la fase 1, la posici6n de su manguito en el punto de aflojamiento de los conos de sincronizaci6n para prepararlos con un pequeno movimiento de este manguito, para transmitir rapidamente un par.
Cuando el par transmitido en la marcha N es suficientemente pequeno, la funci6n antiaflojamiento de sus garras que comprende una pendiente en los dientes de enganche por garras para mantenerla acoplada bajo el efecto de un par transmitido, no es ya eficaz. Estas garras se desenganchan al final de la fase 2, la curva 62 que presenta la marcha efectivamente acoplada desciende a 0.
El esfuerzo continuo de extracci6n 46 aplicado a las garras de la marcha N, debe ajustarse para que esta extracci6n no se haga demasiado pronto. De esta manera, el par residual transmitido en la marcha inicial N es pequeno, y durante el desenganche de las garras de esta marcha no hay casi variaci6n brusca de par en las ruedas motrices que provocarfa una oscilaci6n de par.
Durante las fases 3 y 4 se gobierna un esfuerzo sobre el manguito de sincronizador 24 para obtener un par de sincronizador 44 que es parecido al par motor negativo inicial 42, para transmitir a las ruedas motrices un par sensiblemente constante.
En particular, se gobierna el par del sincronizador 44 para que este se mantenga superior o igual al par transmitido por el embrague 40. De esta manera, aplicandose esta diferencia de par del sincronizador 44 en una marcha inferior, permite una aceleraci6n de la velocidad del motor 50 asf como de la del arbol primario 52.
Al final de la fase 3, la velocidad real del arbol primario 52 ha sobrepasado un poco la velocidad te6rica 54 del arbol primario en el caso de la marcha N1 acoplada, y se mantiene ligeramente por encima de este valor. La marcha final
N1 puede ser acoplada.
En la fase 4, se aplica un esfuerzo continuo de acoplamiento 48 sobre las garras de la marcha final N1, que acaba engranandose cuando los dientes de las garras se alinean. Durante este tiempo de acoplamiento, se mantiene una velocidad real del arbol primario 52 ligeramente superior a su velocidad te6rica 54 en la marcha final, para permitir a los dientes alinearse.
Esta fase 4 gestiona tambien los fracasos de enganche por garras, retomando por ejemplo el ciclo de esta fase.
La curva 62 que presenta la marcha efectivamente enganchada por garras pasa entonces a N1. El control del acoplamiento de esta marcha final puede hacerse por ejemplo por una medici6n de la posici6n del accionador de su manguito.
En la fase 5 despues del acoplamiento de la marcha final N1, se disminuye progresivamente el par de sincronizador 44 descargando la carga axial aplicada por encima hasta que esta caiga a un valor nulo, siendo restituido entonces paralelamente el par motor por los pinones de la marcha N1.
El desacoplamiento completo del par de sincronizador 44 puede ser controlado por ejemplo por una medici6n de la posici6n del accionador del manguito de sincronizaci6n.
La duraci6n de las fases 2 a 5 durante las cuales el sincronizador trabaja, debe ser reducida al maximo al tiempo que se eviten desvfos bruscos de par que generarfan una oscilaci6n de par, para reducir el tiempo de deslizamiento del sincronizador y su energfa disipada.
En la fase 6 el calculador del motor vuelve a poner un ligero par motor positivo 42, lo que tiene el efecto de aumentar 5 la velocidad del motor 50 al nivel de la del arbol primario 52, y de volver a adherir rapidamente el embrague. Al final de la fase 6, el embrague ya no desliza, la velocidad del motor 50 llega a la del arbol primario 52.
Durante las fases 2 a 6, el deslizamiento del embrague es vigilado constantemente por la medici6n de las diferencias de velocidad entre el motor y el arbol primario 6, para reducir tambien la energfa disipada.
En la fase 7 el embrague esta adherido, este puede transmitir la totalidad del par motor negativo 42. Paralelamente, 10 la capacidad del embrague 40 aumenta tambien para volver a su nivel inicial maximo.
En variante, esta fase 7 de aumento de la capacidad del embrague 40, puede empezar mas pronto en paralelo con la fase 6 de final de deslizamiento del embrague, para reducir la energfa disipada.
El procedimiento de paso descendente de acuerdo con la invenci6n puede ser utilizado con la caja de cambios presentada en la figura 1, para disminuir una marcha a partir de la cuarta, de la quinta o de la sexta marcha, utilizando 15 el sincronizador de la tercera marcha.
En variante, el procedimiento de acuerdo con la invenci6n puede utilizarse para disminuir varias marchas a la vez durante un unico paso descendente, para pasar por ejemplo directamente de la sexta a la cuarta marcha.
El procedimiento de paso descendente puede utilizarse con un par motor negativo de acuerdo con la invenci6n, para otros tipos de cajas de cambios, que comprendan por ejemplo uno solo o tres sincronizadores, o un numero de mar20 chas diferente.
Se obtiene asf de manera simple y eficaz una caja de cambios que comprende un buen rendimiento, y que permite transmitir al menos una parte del par motor segun la demanda del conductor, durante este tipo de cambio de marcha.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de paso descendente con par motor negativo para caja de cambios de garras (1) de vehfculo autom6vil, que comprende accionadores para el mando de un embrague de entrada (4) unido a un arbol primario (6), para el enganche de las garras (26) y de un sincronizador (24) dispuesto en una marcha inferior a una marcha inicial
    5 (N), caracterizado porque este realiza sucesivamente las operaciones siguientes:
    el embrague de entrada (4) es descargado para descender a una capacidad de par (40) inferior al par motor (42);
    despues de un inicio de deslizamiento del embrague de entrada, el sincronizador (24) es accionado para transmitir un par de ruedas (72) negativo dependiente de la demanda del conductor, siendo ajustada la capacidad de par
    (40) del embrague para facilitar el par al sincronizador, en paralelo el accionador de las garras de la marcha ini10 cial (N) ejerce una fuerza continua (46) de desacoplamiento de esta marcha;
    siendo desacoplada la marcha inicial (N), el embrague y el par motor (42) mantienen sensiblemente el nivel de par dependiente de la voluntad del conductor, mientras que el par de sincronizador (44) es gobernado de manera que se mantenga superior al par del embrague (40) para aumentar la velocidad del arbol primario (52);
    cuando la velocidaddel arbol primario (52) se hace pr6xima a la de la marcha final (54), esta marcha final (N1) 15 es acoplada;
    el sincronizador (24) es desactivado progresivamente, siendo cerrado el embrague (4) a continuaci6n o simultaneamente.
  2. 2. Procedimiento de paso de acuerdo con la reivindicaci6n 1, caracterizado porque, para el acoplamiento de la mar
    cha final (N1), la velocidad del arbol primario (52) es mantenida ligeramente por encima de la (54) de acoplamiento 20 de esta marcha final.
  3. 3. Procedimiento de paso de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque, despues del acoplamiento de la marcha final (N1), se establece una disminuci6n del par motor (42) positivo durante un corto instante para aumentar la velocidad del motor (50) y volver a adherir rapidamente el embrague (4).
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