ES2628069T3 - Sistema de transmisión para vehículos - Google Patents

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ES2628069T3
ES2628069T3 ES12780290.8T ES12780290T ES2628069T3 ES 2628069 T3 ES2628069 T3 ES 2628069T3 ES 12780290 T ES12780290 T ES 12780290T ES 2628069 T3 ES2628069 T3 ES 2628069T3
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Enrico Mangiaracina
Lucio Pinturi
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    • F16H—GEARING
    • F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches
    • F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type

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Abstract

Un sistema de transmisión (100) para un vehículo que comprende: a. un convertidor de par (1) que incluye: - una entrada (11) para la conexión a un árbol motriz, estando la entrada (11) del convertidor formada por un cubo de soporte (14) de una carcasa (13) del convertidor (1) sobre la cual está soportada una bomba del convertidor (1); y - una salida (12) conectada hidráulicamente a la entrada (11) por medio de una turbina del convertidor (1) accionada por la bomba; b. un árbol de salida (2) y un árbol de entrada (3) del convertidor (1); c. una caja de engranajes (7) que se puede conectar a las ruedas motrices del vehículo; d. un miembro de conexión selectiva (4) para transmitir selectivamente el movimiento del árbol de entrada (3) al árbol de salida (2) o permitir la rotación independiente de los árboles de entrada y salida( 23); en el que: - el árbol de salida (2) está: - conectado de forma rígida a la salida (12) del convertidor de par (1); - conectado a la caja de cambios (7) por medio de al menos un engranaje de salida (21a, b); y - el árbol de entrada (3): - está conectado rígidamente a la entrada (11) del convertidor de par (1); - es coaxial con el árbol de salida (2) y situado dentro de este árbol (2) en una cavidad (20) en el mismo; y - tiene una salida adicional (31) para la conexión a una bomba de servicio del vehículo; en el que se forman en el árbol de entrada (3) un primer extremo (30a) y un segundo extremo (30b) opuesto axialmente al primer extremo, extendiéndose cada extremo en una dirección axial con respecto a los respectivos extremos (20a, b) del árbol de salida (2); en el que el árbol de salida (2) comprende al menos un engranaje de salida (21a, b) dispuesto en una posición longitudinalmente intermedia entre el miembro de conexión selectiva (4) y el convertidor (1), caracterizado por un amortiguador mecánico (6) interpuesto entre el árbol de entrada (3) y el árbol de salida (2) y que interactúa con el miembro de conexión selectiva (4); en el que el primer extremo (30a) está conectado al cubo de soporte (14) del convertidor (1), mientras que el amortiguador mecánico (6) está enchavetado sobre el segundo extremo (30b).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de transmision para vehnculos
La presente invencion se refiere a un sistema de transmision para vehnculos industrials, del tipo que comprende un convertidor de par y una transmision mecanica engranada que transmite el movimiento desde la salida del converti- dor a las ruedas motrices del vehnculo.
Existen sistemas de transmision generalmente conocidos del tipo en el que se utiliza un convertidor de par en aso- ciacion con una transmision mecanica, particularmente una caja de engranajes, esta disenada tipicamente para vehnculos de uso agncola o industrial.
En estas aplicaciones, la carga sobre el motor es altamente variable y el uso del convertidor de par es particularmente ventajoso porque el par de salida del convertidor puede variar de acuerdo con las condiciones de operacion.
Sin embargo, la presencia de un convertidor de par conduce a una serie de inconvenientes, que surgen principal- mente de la disipacion de energfa en forma de calor producido por la transmision hidraulica del movimiento.
Mas precisamente, a medida que aumenta la diferencia entre la velocidad del motor y la velocidad del vehnculo, la cantidad de calor disipado aumenta tambien, y el rendimiento del convertidor disminuye como resultado.
Con el fin de superar este inconveniente, se han desarrollado sistemas de transmision en los que se puede bloquear el convertidor de par, es decir, en el que esta previsto un dispositivo para fijar la bomba y la turbina del convertidor una con la otra, con transmision directa del movimiento del arbol motriz.
Este dispositivo puede estar provisto dentro del convertidor, con un embrague de bloqueo interno, tal como el que se describe en el documento GB 2389155, o externamente, proporcionando un arbol accionado externo adicional, co- nectado a la salida del convertidor, que puede ser bloqueado por medio de un embrague en la entrada del convertidor, sobre la carcasa de la bomba.
Un ejemplo de una realizacion de esta ultima solucion se proporciona en el documento EP 2 169 270, que describe una transmision para vetnculos industriales en la que el convertidor de par esta conectado a dos arboles de salida, el primero de los cuales esta conectado a la turbina, y por lo tanto a la salida del convertidor, mientras que el segundo esta conectado a la carcasa del convertidor, en otras palabras a su entrada.
El segundo arbol, conectado a la carcasa, es hueco, y el arbol conectado a la turbina esta soportado rotativamente dentro de este segundo arbol. Adicionalmente, el segundo arbol tiene una rueda dentada que transmite el movimiento a un arbol intermedio accionado. Este arbol intermedio normalmente esta inactivo y puede conectarse por medio de un par de engranajes que pueden aplicarse por medio de un embrague enchavetado al arbol accionado.
Cuando los engranajes estan aplicados, el movimiento de la carcasa se transmite directamente a la turbina, de ma- nera que estos miembros rotan conjuntamente, y el convertidor de par es bloqueado de esta manera.
Sin embargo, ambas soluciones tienen inconvenientes. En particular, el posicionamiento de un embrague de bloqueo dentro del convertidor de par es bastante complicado y conlleva altos costes de produccion.
En lo que se refiere al segundo tipo de solucion, la necesidad de utilizar otro arbol intermedio da lugar a unas dimen- siones generales bastante grandes. Ademas, durante la operacion del convertidor de par, los componentes rotativos inactivos provocan una disipacion de energfa que preferiblemente debe ser evitada.
Una solucion adicional se describe en la patente norteamericana numero 5.819.587, que revela un sistema de transmision de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, en el que el arbol de salida del convertidor es hueco y el arbol de entrada se extiende dentro del mismo y tambien se proyecta mas alla de un extremo del arbol de salida distal del convertidor. En esta posicion. se proporciona un embrague para unir los arboles de entrada y de salida del convertidor uno con el otro con respecto a la rotacion, proporcionando de esta manera la accion de bloqueo. Una solucion similar se describe en el documento US 5.129.870.
Sin embargo, incluso estas soluciones no estan exentas de inconvenientes, debido a que durante la operacion con el convertidor bloqueado, es decir con la bomba y la turbina unidas una con la otra con respecto a la rotacion, los sistemas conocidos no funcionan de manera optima, ya que el efecto de amortiguamiento proporcionado por la transmision hidraulica ya no esta presente; por el contrario, existe una conexion ngida entre la transmision y el motor, dando lugar a un aumento de la vibracion transmitida desde este, con un efecto adverso sobre la comodidad de conduccion y la vida util de los componentes mecanicos.
Este problema se mitiga hasta cierto punto en la transmision que se describe en la Solicitud de Patente Internacio- nal WO 2010/070873, en la que se proporciona un amortiguador entre el arbol motriz y la bomba del convertidor.
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Sin embargo, esta solucion tambien presenta algunos inconvenientes, ya que la totalidad de la potencia que entra en la transmision pasa siempre a traves del amortiguador, que por lo tanto tiene que funcionar en condiciones muy variables; en particular, su rigidez funciona en serie con la rigidez variable del convertidor cuando la transmision de movimiento tiene lugar hidraulicamente, mientras que actua por separado durante la operacion con la bomba y la turbina bloqueadas, con transmision del movimiento mecanico.
Esto hace particularmente diffcil seleccionar y disenar correctamente un amortiguador capaz de funcionar eficaz- mente en todas las condiciones de movimiento del sistema. En consecuencia, la reduccion de la vibracion que entra en la transmision en diferentes condiciones de operacion es menos eficaz y el coste es mayor que el de una solucion que tiene que funcionar solo durante la transmision mecanica del movimiento.
Por lo tanto, el problema tecnico que es abordado por la presente invencion es el de proporcionar una transmision de vehnculo que pueda superar los inconvenientes que se han que se ha mencionado mas arriba con referencia a la tecnica anterior.
Este problema se resuelve mediante el sistema de transmision de acuerdo con la reivindicacion 1.
La presente invencion tiene algunas ventajas considerables. La ventaja principal es el hecho de que el sistema de transmision de acuerdo con la presente invencion permite el bloqueo del convertidor de par por medio de un sistema que es simple de producir y que tambien reduce la disipacion de energfa a un mmimo. Ademas, el convertidor se bloquea de una manera suave, mejorando asf el confort de conduccion en estas fases. Ademas, el sistema propor- ciona una amortiguacion de vibraciones eficaz en general, en todas las condiciones de movimiento, utilizando una solucion que es simple y eficaz en terminos de construccion.
Otras ventajas, caractensticas y procedimientos adicionales de uso de la presente invencion quedan claros mediante la descripcion detallada de algunas realizaciones que sigue, proporcionadas como ejemplos no limitativos. Se hara referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 es una ilustracion esquematica en vista lateral en seccion de un sistema de transmision de acuerdo con la presente invencion; y
- la figura 2 es una vista lateral en seccion esquematica de un embrague y un amortiguador correspondiente, que son detalles del sistema de transmision de la figura 1.
Con referencia a la figura 1 en primer lugar, un sistema de transmision de acuerdo con la presente invencion se indica en su totalidad con el numero de referencia 100.
El sistema de transmision 100 comprende un convertidor de par 1 de un tipo conocido conectado a un arbol motriz, no mostrado en el dibujo, en una entrada 11. El arbol motriz recibe un movimiento de rotacion desde un motor, por ejemplo un motor de combustion interna. Adicionalmente, la entrada 11 del convertidor 1 esta formada en un cubo 14 del convertidor, sobre el cual esta soportada la carcasa 13 del convertidor 1.
La carcasa 13 forma de esta manera una camara toroidal que aloja una bomba centnfuga P, que tambien esta fijada a la entrada 11 y al arbol motriz para actuar sobre un fluido de trabajo presente en la carcasa 13.
El convertidor 1 comprende ademas una turbina T a la que el fluido de trabajo transfiere energfa para provocar la rotacion de una salida 12 del convertidor que esta fijada a la turbina.
De esta manera, por lo tanto, se forma una conexion hidraulica entre el arbol motriz y la salida del convertidor de par 1. En cualquier caso, los modos de operacion del convertidor de par 1 son conocidos por los expertos en la tecnica y, por lo tanto, no se describiran con mas detalle.
El sistema de transmision de acuerdo con la presente invencion comprende dos arboles separados que conducen desde el convertidor de par 1, es decir, un primer arbol 2 conectado a la salida 12 del convertidor 1 y fijado a la turbina, por lo que tambien es denominado arbol de salida 2, y un segundo arbol 3, que esta conectado a la entrada 11 del convertidor, y que por lo tanto esta fijado a la carcasa 13 del convertidor, estando denominado este arbol tambien en lo que sigue como arbol de entrada 3.
Mas precisamente, el primer arbol 2 es tubular, de tal manera que se forma una cavidad 20, y el segundo arbol 3 puede extenderse dentro de este arbol y es coaxial con el mismo. Los dos arboles de entrada y salida tambien se denominan en adelante, respectivamente, como los arboles interior y exterior. Se hace notar que esta configuracion es la opuesta a la utilizada en el documento EP 2 169 270, en el que el arbol conectado a la carcasa se encuentra fuera del arbol conectado a la turbina.
El segundo arbol 3 se extiende desde el cubo 14 del convertidor 1, al cual esta conectado ngidamente, a un extremo de salida 31, en el que se proporciona una salida del sistema de transmision para la conexion a una bomba auxiliar,
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no mostrada en el dibujo, o a otros medios para accionar los componentes de trabajo del vehnculo, es decir, aquellos que no estan implicados en las fases de movimiento. De este modo, el motor del vehnculo puede suministrar ene^a al equipo auxiliar del vehnculo, derivando el convertidor 1 y evitando as^ los fenomenos de disipacion asociados con este componente.
El segundo arbol 3 tiene tambien una extension longitudinal mayor que el primer arbol 2, de tal manera que, cuando el segundo arbol esta insertado en el primero, se definen un primer extremo 30a y un segundo extremo 30b, axial- mente opuesto al primero, estando cada uno de estos extremos fuera del primer arbol 2 y, mas precisamente, pro- yectandose axialmente cada uno de estos extremos desde el extremo correspondiente 20a, 20b del primer arbol 2.
El primer extremo 30a esta conectado al cubo 14 del convertidor 1, mientras que un amortiguador mecanico 6, que se describe con mayor detalle a continuacion, esta enchavetado al segundo extremo 30b.
Por lo tanto, el amortiguador 6 transmite el movimiento del segundo arbol 3 a un embrague 4, coaxial con el arbol de entrada 3 y con el arbol de salida 2, lo cual permite el movimiento del segundo arbol 3 y, por lo tanto, el movimiento del arbol motriz, con un comando, al arbol de salida 2.
Cuando se acopla el embrague, los dos arboles se unen uno con el otro y, por consiguiente, la entrada 11 y la salida 12 del convertidor de par 1 rotan a la misma velocidad o, en otras palabras, el convertidor esta bloqueado.
Por otra parte, cuando el embrague esta desaplicado, el arbol de salida 2 rota de acuerdo con la curva caractenstica del convertidor de par 1, mientras el arbol de entrada 3 rota de nuevo conjuntamente con el arbol motriz, accionando asf las cargas conectadas a la salida 31 .
El segundo arbol 2 comprende ademas al menos un engranaje de salida enchavetado en este arbol en una posicion longitudinalmente intermedia entre el embrague 4 y el convertidor 1.
El engranaje de salida permite transmitir el movimiento del arbol 2 a una caja de engranajes 7, que se muestra pu- ramente esquematicamente en el dibujo, desde la cual el movimiento se transmite a las ruedas a traves de una salida 51 de un arbol de transmision 5.
En la presente realizacion, hay dos engranajes de salida 21a, 21b, que pueden acoplarse selectivamente por medio de los respectivos embragues 22a, 22b.
De este modo, parte de la caja de engranajes 7 puede estar construida directamente sobre el arbol de salida 2, ayu- dando asf a reducir las dimensiones totales de todo el sistema de transmision 100.
El amortiguador 6 y el embrague de conexion 4 entre los arboles primero y segundo 2 y 3 se describiran a continuacion en detalle con referencia a la figura 2.
En particular, el amortiguador 6 comprende una base 61 de material plastico u otro material que es suficientemente ngido para permitir la transmision del movimiento, conectado ngidamente al extremo 30b del segundo arbol 3 y una brida 62 fijada a la base 61 y conectada ngidamente al embrague 4 en la posicion de un miembro motriz 43 del embrague. Uno o mas miembros resilientes 63 capaces de amortiguar las vibraciones se pueden interponer entre la brida 62 y la base 61.
El embrague 4 comprende un miembro accionado 42, acoplado al arbol 2, que puede recibir el movimiento desde el miembro motriz 43 cuando el embrague esta aplicado.
Por lo tanto, el amortiguador 6 hace que el proceso de acoplamiento del embrague 4 sea mas suave y, en conse- cuencia, mejora la comodidad de conduccion durante el bloqueo del convertidor de par. Tambien limita la vibracion transmitida al arbol 2 y a los otros componentes de la transmision en secuencia, reduciendo de esta manera la tension a la que esta sometido el sistema.
Adicionalmente, en comparacion con otras soluciones conocidas que utilizan amortiguadores, en la presente inven- cion el amortiguador tiene la ventaja de funcionar solo cuando el convertidor 1 esta bloqueado, mientras que cuando la transmision de movimiento tiene lugar a traves de la conexion hidraulica, el efecto amortiguador es proporcionado por el propio convertidor, evitando de esta manera los problemas que se han descrito mas arriba.
Ademas, cuando el movimiento tiene lugar con los arboles 2 y 3 bloqueados, puede limitar la vibracion que sale del mecanismo de cambio de engranajes, por ejemplo durante el cambio de engranajes, proporcionando asf una protec- cion optima para el convertidor 1 y la caja de cambios.
Por tanto, evidentemente, el sistema de transmision que se ha descrito mas arriba se puede utilizar para superar los problemas identificados con referencia a la presente invencion, ayudado por el uso de dos arboles de salida coaxia- les, de los cuales el arbol interior esta conectado al arbol motriz, pudiendo conectarse estos arboles uno con el otro por medio de un embrague que tambien es coaxial con los arboles.
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Esta caractenstica permite que la potencia del motor este disponible fuera del sistema de transmision, utilizando una solucion compacta y fiable.
Una ventaja adicional es proporcionada por el hecho de que el embrague 4 tambien puede ser controlado por desli- zamiento; En otras palabras, se puede proporcionar una cierta cantidad de deslizamiento entre el miembro motriz 43 5 y el miembro accionado 42, con el fin de obtener la transmision parcial de la potencia del arbol interior 3 al arbol exterior 2 y, por lo tanto, proporcionar condiciones de operacion intermedias entre aquellas en las que el movimiento es transmitido por el convertidor 1 y aquellas en las que el convertidor esta bloqueado.
Adicionalmente, esta configuracion permite ventajosamente el uso de un amortiguador entre los arboles interior y exterior, pudiendo funcionar este amortiguador solamente cuando el convertidor 1 esta bloqueado.
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Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de transmision (100) para un vehnculo que comprende:
    a. un convertidor de par (1) que incluye:
    - una entrada (11) para la conexion a un arbol motriz, estando la entrada (11) del convertidor formada por un cubo de soporte (14) de una carcasa (13) del convertidor (1) sobre la cual esta soportada una bomba del convertidor (1); y
    - una salida (12) conectada hidraulicamente a la entrada (11) por medio de una turbina del convertidor (1) accionada por la bomba;
    b. un arbol de salida (2) y un arbol de entrada (3) del convertidor (1);
    c. una caja de engranajes (7) que se puede conectar a las ruedas motrices del vehnculo;
    d. un miembro de conexion selectiva (4) para transmitir selectivamente el movimiento del arbol de en- trada (3) al arbol de salida (2) o permitir la rotacion independiente de los arboles de entrada y sali- da(23);
    en el que:
    - el arbol de salida (2) esta:
    - conectado de forma ngida a la salida (12) del convertidor de par (1);
    - conectado a la caja de cambios (7) por medio de al menos un engranaje de salida (21a, b); y
    - el arbol de entrada (3):
    - esta conectado ngidamente a la entrada (11) del convertidor de par (1);
    - es coaxial con el arbol de salida (2) y situado dentro de este arbol (2) en
    una cavidad (20) en el mismo; y
    - tiene una salida adicional (31) para la conexion a una bomba de servicio
    del vehnculo;
    en el que se forman en el arbol de entrada (3) un primer extremo (30a) y un segundo extremo (30b) opuesto axialmente al primer extremo, extendiendose cada extremo en una direccion axial con respecto a los res- pectivos extremos (20a, b) del arbol de salida (2);
    en el que el arbol de salida (2) comprende al menos un engranaje de salida (21a, b) dispuesto en una posi- cion longitudinalmente intermedia entre el miembro de conexion selectiva (4) y el convertidor (1), caracterizado por un amortiguador mecanico (6) interpuesto entre el arbol de entrada (3) y el arbol de salida (2) y que interactua con el miembro de conexion selectiva (4); en el que
    el primer extremo (30a) esta conectado al cubo de soporte (14) del convertidor (1), mientras que el amortiguador mecanico (6) esta enchavetado sobre el segundo extremo (30b).
  2. 2. Un sistema de transmision (100) para un vehnculo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el arbol de entrada (3) tiene una extension longitudinal mayor que el arbol de salida (2).
  3. 3. Un sistema de transmision (100) para un vehnculo de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que el amortiguador (6) comprende una base (61) para la transmision del movimiento, conectada ngidamente al segundo extremo (30b) del arbol de entrada (3) y una brida (62) fijada a la base (61) y conectada ngidamente al miembro de conexion selectiva (4) en la posicion de un miembro motriz (43), y en el que al menos un miembro elastico (63) esta interpuesto entre la base (61) y la brida (62).
  4. 4. Un sistema de transmision (100) para un vehnculo de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que el miembro de conexion selectiva (4) comprende un miembro accionado (42), enchavetado al arbol de salida (2) para recibir el movimiento desde el miembro motriz (43) cuando el miembro de conexion selectiva (4) transmite el movimiento del arbol de entrada (3) al arbol de salida (2).
  5. 5. Un sistema de transmision (100) para un vehnculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones prece- dentes, en el que el arbol de salida (2) comprende dos engranajes de salida (21a, b), pudiendo aplicarse selectivamente cada engranaje por medio de un miembro de conexion respectivo (22a, b ).
  6. 6. Un sistema de transmision (100) para un vehnculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el citado engranaje de salida (21a, b) esta enchavetado al citado arbol de salida (2) en la citada posicion longitudinalmente intermedia entre el miembro de conexion selectiva (4) y el convertidor (1).
  7. 7. Un sistema de transmision (100) para un vehfculo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones prece- dentes, en el que el miembro de conexion selectiva (4) es coaxial con los arboles de entrada y salida (2, 3).
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