ES2385034T3 - Embrague modulable de transmisión de potencia y una transmisión marina - Google Patents

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Abstract

Un cárter de transmisión de potencia (H) que tiene un embrague modulable (F,R) para transmisión de potencia montado en el mismo y que incluye platos de embrague intercalados, cuyo embrague (F,R) tiene un eje central (11) de transmisión de potencia que se extiende axialmente a través de dicho embrague (F,R) montado en el mismo, cuyo embrague (F,R) incluye un pistón desplazable (9) impulsado por un fluido para efectuar el funcionamiento del embrague por la compresión de dichos platos, teniendo dicho pistón unas áreas pequeña (35) y grande (37) de pistón en el mismo, cuya área pequeña (35) de pistón está destinada a tener un flujo de fluido dirigido a ella a una presión de fluido variable por lo que dicho embrague (F,R) es modulable, estando destinada el área grande (37) de pistón a tener un flujo de fluido dirigido a la misma para efectuar un acoplamiento máximo y no modulable de dicho embrague (F,R); y una válvula de secuencia SV cargada con muelle y normalmente cerrada; dicha válvula secuencial (SV) sirve para controlar el flujo de fluido a dicha área grande (37) de pistón en respuesta a la presión de fluido por encima de una cantidad predeterminada en dicha área pequeña (35) de pistón, estando dicha válvula (SV) normalmente cerrada por lo que la presión de fluido es dirigida a dicha área pequeña (35) de pistón a una presión de fluido variable, por lo que dicho embrague (F;R) es modulable, y cuando dicha válvula (SV) se abre por la acción de dicha presión de fluido sobre una cantidad predeterminada, permite el flujo de fluido a dicha área grande (37) de pistón para efectuar un acoplamiento máximo y no modulable de dicho embrague (F;R) para la plena capacidad del embrague, caracterizado porque dicha válvula secuencial (SV) está montada en el exterior de dicho cárter de transmisión (H) y es accesible desde el exterior del mismo.

Description

Embrague modulable de transmisi6n de potencia y una transmisi6n marina.
Antecedentes de la invenci6n
Campo de utilizacion
Esta invenci6n se refiere en general a embragues modulables de transmisi6n de potencia y, en particular, a embragues en los que un pist6n con liberaci6n por muelle al que se le aplica un fluido trabaja sobre los platos del embrague que estan instalados entre un miembro conductor rotatorio y un miembro conducido rotatorio para efectuar una modulaci6n del embrague.
Descripcion de la tecnica anterior
Cada una de las siguientes patentes de EE. UU, y de las solicitudes de patente de EE:UU. se ha cedido a un cesionario comun con la presente solicitud.
La patente de EE.UU. N° 4.451.238, expedida el 29 de mayo de 1984 a Arnold, divulga una transmisi6n de embrague multiple con ejes de marcha avante y de marcha atras y trenes de engranajes entre estos ejes, y describe los choques perjudiciales para el sistema de propulsi6n que a veces ocurren durante las operaciones de maniobras.
La patente de EE.UU. N° 4.459.873, expedida a Black el 17 de julio de 1984, muestra un sistema de propulsi6n marina y describe un freno que esta acoplado para anclar una parte del sistema de engranajes planetarios para accionar a la helice en una direcci6n de marcha avante, y el freno se desacopla cuando el convertidor de par este accionando al eje de la helice en la direcci6n de marcha atras.Esta patente describe transmisiones de la tecnica anterior, que no siempre resultaron satisfactorias, debido al fallo por aleteo del embrague para la conducci6n de marcha avantce, cuando se requeria operar en la direcci6n de marcha atras para invertir la direcci6n del barco.
La patente de EE.UU. N° 4.836.809, expedida a Pelligrino el 6 de junio de 1989, describe un sistema de propulsi6n marina para buques que tiene unos embragues para marcha avante y marcha atras en los que cada embrague se puede acoplar totalmente, desacoplar totalmente, y modularse.
La patente de EE.UU. N° 4.186.829, expedida a Schneider y Pelligrino el 5 de febrero de 1980, describe una tecnica anterior segun el preambulo de la reivindicaci6n 1. Esta patente describe una valvula de disparo cargada por muelle, que esta situada radialmente hacia fuera del eje central de transmisi6n de potencia en el que esta montado el embrague y en el carter del pist6n.
El documento WO-A- 02/057652 con prioridad de la solicitud de patente de EE.UU. N° de serie 09/765.117 forma una prioridad bajo el Articulo 54 (3) de EPC 1973. Divulga una transmisi6n del tipo presente pero en la que una valvula de disparo, o una valvula secuencial, esta instalada en el eje central de potencia de la transmisi6n.
Sumario de la presente invencion
La presente invenci6n provee un carter de transmisi6n de potencia con un embrague modulable de transmisi6n de potencia segun la reivindicaci6n 1. Es aplicable a un sistema de transmisi6n marina para un control de velocidad variable que tenga pistones de doble area de embrague. La capacidad del embrague se varia mediante areas separadas de fluido del embrague, siendo un area menor que la otra. El embrague para transmisi6n marina se modula mediante el area pequefa del pist6n utilizando un control selectivamente operable que resulta en una velocidad variable de la helice. La presi6n del fluido se suministra al area pequefa controlando una valvula proporcional. La modulaci6n del embrague aporta un perfeccionamiento para el control del atraque y el posicionamiento del barco. A un nivel de presi6n predeterminado en el area de fuente del pist6n, una valvula de disparo cargada con muelle permite el flujo de fluido a presi6n al area grande del pist6n, por lo que el embrague puede alcanzar su maxima capacidad. El sistema ofrece una transici6n sin interrupciones de la operaci6n de modulaci6n del embrague, en el que se puede incrementar ligeramente la velocidad del motor para llegar al acoplamiento pleno del embrague.
El embrague de doble area provisto por la presente invenci6n aporta una transici6n suave desde el modo de atraque inicial y proporciona unos cambios rapidos y precisos de marcha avante y marcha atras para maniobrar en el procedimiento de atraque.
Mas especificamente, la valvula de la presente invenci6n esta situada en el carter de la transmisi6n y exteriormente al mismo, para facilitar el acceso a la valvula para ajustes y servicio tecnico.
Los anteriores y otras ventajas de la invenci6n apareceran a medida que progrese esta divulgaci6n.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 es una vista en alzado lateral de una nave marina que utiliza la presente invenci6n.
La Figura 2 es una vista longitudinal en corte transversal a traves de un carter de transmisi6n de la presente invenci6n, e incluye una presentaci6n de los embragues de marcha avante y marcha atras. habiendose mostrado el embrague para la marcha atras rotado alrededor del eje de entrada desde su posici6n normal y en un plano con el embrague de marcha avante para claridad de los dibujos.
La Figura 3 es una vista esquematica en corte transversal a escala reducida que muestra las posiciones relativas usuales de los dos embragues y el eje de salida tal como se ha mostrado en la Figura 2;
La Figura 4 es una vista fragmentaria longitudinal en corte transversal a escala ampliada a traves del embrague F mostrado en la Figura 2 y que muestra el cuadrante de control y las valvulas electricas de control por solenoide para suministrar presi6n de fluido a las valvulas de disparo.
La Figura 5 es una vista similar a una parte de la Figura 4, pero a una escala un poco aumentada y que muestra tambien a la valvula de disparo en un corte transversal a escala ampliada y en una posici6n totalmente acoplada del embrague.
La Figura 6 es una vista similar a la Figura 5, pero mostrando la valvula de disparo en una posici6n neutral (punto muerto) del embrague; y
La Figura 7 es un grafico que muestra las caracteristicas del embrague en el que se ha representado la posici6n de la palanca de control en grados en funci6n de las RPM del motor, RPM del embrague y RPM de la combinaci6n motor/embrague.
Descripcion de la realizacion preferida
La Figura 1 es una vista en alzado lateral de una nave marina que utiliza la presente invenci6n e incluye un motor E al que se acopla el carter H de transmisi6n y desde el que se extiende el eje 3 de la helice que tiene la helice P en el extremo del mismo de una manera conocida.
En las Figuras 1 y 4 se muestra un cuadrante Q de control manual, que a su vez esta conectado a los solenoides electricos S mostrados en la Figura 4 que actuan de la forma conocida para descargar fluido a presi6n desde una fuente convencional tal como la bomba 74 y descargarlo por medio de la tuberia a presi6n 15 a cualquiera de la dos valvulas de disparo o valvulas secuenciales SV. (Estas valvulas de disparo o valvulas secuenciales SV se muestran en las Figuras 2, 4 y 6). Como se ha mostrado en la Figura 2, la transmisi6n que utiliza la presente invenci6n incluye un embrague F para la marcha avante y un embrague R para la marcha atras que se engranan juntos mediante sus ruedas dentadas 10 y 13, respectivamente. Estas ruedas dentadas 10 y 13 engranan tambien constantemente con la gran rueda dentada de salida 3 para impulsar a la helice P en la forma conocida.
El eje para estos embragues esta montado sobre cojinetes en unos cojinetes de rodillos adecuados que se han mostrado en los dibujos y de la manera conocida, que a su vez estan montados en el carter H de transmisi6n.
Las valvulas secuenciales SV, referidas comunmente como valvulas de disparo, se muestran en la Figura 2, una de cuyas valvulas esta en relaci6n de asociaci6n con el embrague F de marcha avante y la otra valvula similar SV esta en relaci6n de asociaci6n con el paquete de embrague R de marcha atras. En las Figuras 5 y 6 se muestran vistas en corte transversal a escala ampliada de las valvulas SV, mostrando la Figura 5 en la posici6n totalmente acoplada del embrague, y la Figura 6 a la valvula en la posici6n neutral (punto muerto).
Refiriendose a la Figura 4, el fluido presurizado se descarga a traves de la tuberia 15 al conducto de paso 17 del carter, que comunica con el extremo inferior de la valvula secuencial SV, como se ha mostrado claramente en las Figuras 4, 5 y 6.
N6tese que la valvula SV esta montada a rosca en 20 en el carter H (Figura 5) de tal manera que se pueda sujetar y retirar facilmente del carter y del exterior del mismo H.
El carrete 30 de la valvula SV, como se muestra en la Figura 5, se ha elevado suficientemente por presi6n desde el area pequefa 35 del embrague, para permitir que el fluido a presi6n circule a traves de la abertura 31 y al conducto de paso 32 del carter. Al fluido a presi6n se le permite tambien circular desde el paso de alimentaci6n 15 y al conducto de paso 17 anteriormente mencionado. El fluido a presi6n esta siempre disponible en el conducto de paso 17, que comunica por medio del taladro 33 de rifle (Figuras 3 y 5) del eje 11 de embrague donde la prolongaci6n 33 A del conducto de paso 33 comunica con una pequefa area 35 de pist6n del embrague. De ese modo, cundo la valvula secuencial SV permite que el fluido presurizado circule a traves de los conductos de paso 31 y 32, se permite tambien que el fluido circule a traves de los conductos de paso 33 A y al area pequefa 35 de pist6n.
Cuando se llegue a esta posici6n, tanto el area grande 37 de pist6n como el area pequefa 35 de pist6n estan presurizadas y el embrague esta en la posici6n totalmente acoplada.
La relaci6n entre el area pequefa del pist6n y el area grande del pist6n es preferiblemente de uno a cuatro.
Dicho de otro modo, cuando la valvula SV se encuentra en la posici6n mostrada en la Figura 5 (con el carrete 30 elevado) el embrague esta en la posici6n totalmente acoplada porque el fluido a presi6n se admite simultaneamente tanto al area pequefa 35 de pist6n como al area grande 37 de pist6n. Esta posici6n de acoplamiento total del pist6n se produce cuando la presi6n en el area pequefa 37 de pist6n es suficiente para causar que el pist6n 9 se desplace (a la izquierda) contra la acci6n del muelle 40 de retorno de embrague. Esto aumenta la presi6n en el area pequefa 35 de pist6n con el fin de que la presi6n en el fondo de la valvula de carrete 30 eleve la valvula 30, abriendo de ese modo el conducto de paso 50 del cuerpo inferior de la valvula y por consiguiente permitiendo que el fluido presurizado pase a traves del conducto 31, conductos de paso 32 y 32 A del eje y al area grande 37 de pist6n. Este aumento de presi6n en el area 37 de pist6n causa que todo el pist6n se desplace a la izquierda como se ve en la Figura 5 a la posici6n de pleno acoplamiento del pist6n.
Por tanto, la valvula SV actua en secuencia para permitir que el fluido presurizado fluya al area grande del pist6n cuando la presi6n en area pequefa del pist6n sea suficiente para elevar la valvula SV y asi abrir el conducto de paso al area grande 37 de pist6n.
N6tese que, en la Figura 5 o en la Figura 6, el carrete 30 de valvula esta cargado con muelle hacia abajo por el muelle 60. A su vez, la presi6n del muelle 60 se ajusta por el miembro roscado 61 del cuerpo 62 de valvula, Se ha provisto una contratuerca 63 en el extremo superior de la valvula y alrededor del miembro de ajuste 61, y esta tuerca de ajuste 63 es facilmente accesible para realizar un ajuste rapido y sencillo de la valvula SV. Un conducto de sumidero 69 (/Figura 4) se extiende desde el cuerpo de la valvula con el fin de permitir que el fluido a presi6n se drene a la tuberia 68 de sumidero, segun sea necesario.
Mediante el montaje de la valvula secuencial SV en el exterior del carter H de la transmisi6n, la valvula queda convenientemente posicionada para realizar el ajuste, la instalaci6n y su retirada para reparaci6n de un modo rapido y facil.
Como se muestra en la vista esquematica de la Figura 3, las ruedas dentadas 13 y 15 engranan constantemente. El embrague de marcha atras R se usa para invertir la direcci6n de salida.
Refiriendose al diagrama esquematico del sistema de control de la Figura 4, se utiliza una palanca de control L, a traves de un controlador electr6nico EC, para seleccionar la operaci6n del embrague de marcha avante F o del embrague de marcha atras R. Cuando la palanca L se mueve hacia la derecha, causa la actuaci6n del embrague de marcha avante. Reciprocamente, cuando la palanca L se mueve hacia la izquierda, causa la actuaci6n del embrague de marcha atras. N6tese que la palanca tiene una posici6n de medio recorrido tanto en marcha avante como en marcha atras. Cuando la palanca se mueve desde la posici6n neutral hasta la de medio recorrido, el embrague opera en el modo de medio recorrido. Entonces, un movimiento adicional de la palanca actua para causar un aumento en la velocidad del motor.
Como se muestra en las Figuras 4 y 7, cuando la palanca llega a la marca 40, el movimiento continuado de la palanca aumenta las rpm del motor y del embrague en la forma mostrada. Tambien aumenta la presi6n del embrague, como se muestra en el lado derecho del grafico. La valvula proporcional 70 se ha provisto para el embrague de marcha avante F y una valvula proporcional 72 se ha provisto para el embrague de marcha atras R. Las valvulas proporcionales 70 y 72 son similares y operan para aspirar fluido a presi6n de la fuente 73 y dirigirlo a cualquiera de los embragues F 6 R, respectivamente. El fluido presurizado se dirige tambien a un regulador principal 75 (Figura 5) y a un conducto de paso de lubricaci6n para lubricar los platos de impulsi6n y los cojinetes de los embragues de la manera conocida.
Generalmente, el control electr6nico (en adelante EC) esta basado en un microprocesador y envia una sefal de impulso modulada en anchura (en adelante PWM) para controlar las valvulas proporcionales 70 y 72 para cada embrague. El nivel de la sefal PWM enviado a las valvulas esta directamente relacionado con la posici6n de la palanca L. Mediante la utilizaci6n del area pequefa 35 del embrague, se consigue una amplia diferencia de presi6n para modular el embrague. De ese modo, el control electrico (EC) es programable para permitir que la velocidad del motor case con la potencia de la helice seleccionada para la sincronizaci6n del embrague.
Recapitulacion
La presente invenci6n provee un sistema de propulsi6n marina para control de velocidad variable que comprende un sistema de control electr6nico y pistones de embrague de dos areas. La capacidad del embrague se varia mediante areas separadas de fluido para el embrague siendo un area menor que la otra. El embrague para transmisi6n marina se modula por medio del area pequefa del pist6n utilizando un control operable selectivamente que permite variar la velocidad de la helice. El fluido se suministra al area pequefa controlando una valvula proporcional por medio del control. La modulaci6n aporta un perfeccionamiento en el control del atraque y en el posicionamiento del buque. A un nivel predeterminado, una valvula de disparo cargada con muelle controla el fluido que se dirige al area grande del pist6n hasta alcanzar la plena capacidad del embrague.
La actuaci6n inicial o modulaci6n del embrague se utiliza, por ejemplo, para naves marinas para el atraque y el posicionamiento del barco. La bomba 74 de fluido (Figura 4) que suministra fluido a las valvulas proporcionales70 y 72 provee fluido a presi6n. La palanca L del cuadrante mostrado en la Figura 4, que se puede mover desde una posici6n neutral (punto muerto) a una posici6n de retenci6n y luego a una posici6n de marcha avante, acciona las valvulas. Similarmente, el cuadrante se puede girar en el sentido contrario para invertir la transmisi6n cuando se dirige el fluido a la otra valvula proporcional para la operaci6n marcha atras de la transmisi6n. En cualquiera de las dos direcciones, el fluido a presi6n se admite primero al area pequefa 35 de pist6n y despues que alcanza una
5 presi6n determinada, el pist6n se ve forzado a abrirse contra la presi6n de su muelle 40 y permitir que el fluido a presi6n fluya al area grande 37 de pist6n. Esta disposici6n proporciona un control de velocidad variable, y la capacidad del embrague se varia mediante areas separadas de fluido del embrague, siendo un area menor que la otra. Los embragues de transmisi6n se modulan por medio del area pequefa del pist6n utilizando un control selectivamente operable que permite una velocidad de salida variable.
10 La modulaci6n del embrague ofrece un control del atraque y del posicionamiento del buque Entonces, a un nivel de presi6n predeterminado, la valvula secuencial o de disparo cargada con muelle controla el flujo de fluido que va al area grande del pist6n para de ese modo causar que alcance la capacidad total del embrague. Este sistema proporciona una transici6n sin interrupciones desde la modulaci6n hasta el pleno acoplamiento. Durante la modulaci6n, se puede aumentar un poco la velocidad del motor. Despues de la modulaci6n se controla el
15 acelerador del motor.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1.Un carter de transmisi6n de potencia (H) que tiene un embrague modulable (F,R) para transmisi6n de potencia montado en el mismo y que incluye platos de embrague intercalados, cuyo embrague (F,R) tiene un eje central (11) de transmisi6n de potencia que se extiende axialmente a traves de dicho embrague (F,R) montado en el mismo, cuyo embrague (F,R) incluye un pist6n desplazable (9) impulsado por un fluido para efectuar el funcionamiento del embrague por la compresi6n de dichos platos, teniendo dicho pist6n unas areas pequefa (35) y grande (37) de pist6n en el mismo, cuya area pequefa (35) de pist6n esta destinada a tener un flujo de fluido dirigido a ella a una presi6n de fluido variable por lo que dicho embrague (F,R) es modulable, estando destinada el area grande (37) de pist6n a tener un flujo de fluido dirigido a la misma para efectuar un acoplamiento maximo y no modulable de dicho embrague (F,R);
    y una valvula de secuencia SV cargada con muelle y normalmente cerrada;
    dicha valvula secuencial (SV) sirve para controlar el flujo de fluido a dicha area grande (37) de pist6n en respuesta a la presi6n de fluido por encima de una cantidad predeterminada en dicha area pequefa (35) de pist6n, estando dicha valvula (SV) normalmente cerrada por lo que la presi6n de fluido es dirigida a dicha area pequefa (35) de pist6n a una presi6n de fluido variable, por lo que dicho embrague (F;R) es modulable, y cuando dicha valvula (SV) se abre por la acci6n de dicha presi6n de fluido sobre una cantidad predeterminada, permite el flujo de fluido a dicha area grande (37) de pist6n para efectuar un acoplamiento maximo y no modulable de dicho embrague (F;R) para la plena capacidad del embrague, caracterizado porque dicha valvula secuencial (SV) esta montada en el exterior de dicho carter de transmisi6n (H) y es accesible desde el exterior del mismo.
  2. 2.
    El carter (H) de transmisi6n de potencia de la reivindicaci6n 1, en el que se ha provisto el embrague modulable para transmisi6n de potencia en una transmisi6n marina para el control variable de velocidad de un barco.
  3. 3.
    El carter (H) de transmisi6n de potencia de la reivindicaci6n 2, en donde la transmisi6n marina define una velocidad modulable inferior de la helice en ambas direcciones de marcha avante y marcha atras para maniobras durante el atraque del barco, aumentando el control del atraque y el posicionamiento del barco, en donde
    el carter de transmisi6n de potencia aloja un primer embrague y un segundo embrague, respectivamente.
  4. 4.
    El carter de transmisi6n de potencia de una cualquiera de las reivindicaciones 2 6 3, en el que la valvula secuencial (SV) esta configurada para abrirse de tal manera que el embrague modulable de transmisi6n de potencia se aproxime a un pleno acoplamiento de embrague, con el fin de proveer una transici6n ininterrumpida de la modulaci6n durante la cual se pueda aumentar la velocidad ligeramente hasta el pleno acoplamiento y la plena capacidad del embrague para impulsar la helice.
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