ES2693818A1 - Cambio de Doble Diferencial - Google Patents

Abstract

El cambio de doble diferencial combina dos cajas de cambio de engranajes integradas entre sí por medio de dos diferenciales, uno a la entrada que recibe el giro motor y lo distribuye entre sus ejes primarios y otro a la salida que integra el giro de sus ejes secundarios y lo entrega a la trasmisión, de forma que distribuye el flujo de la trasmisión a la entrada entre dos vías en paralelo, en cada una de las cuales lo trata y trasforma según la relación que tiene seleccionada e integra conjuntamente a la salida, generando la relación final proporcional al engranaje seleccionado en una de las vías, en la otra o relaciones intermedias fruto de la combinación de ambas vías, mediante el embragado de los ejes primarios o de los secundarios o del diferencial con uno de ellos.

Description

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SECTOR DE LA TECNICA

El Cambio de Doble Diferencial enmarca dentro de la transmision mecanica en concreto en las cajas de cambios automaticas, robotizadas o ambas, normalmente destinadas a automocion.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

El estado de la tecnica comprende las cajas de cambios en general y en particular la caja de cambios de ejes paralelos, automatica o robotizada, en particular las de doble embrague, como pueden ser las patentes de referencia DE19821164A1, DE102006054281A1 o US2007277634A1.

El problema que plantean los sistemas de cambio de marchas actuales es de eficiencia energetica, de cantidad y complejidad de piezas y mecanismos, de la gestion del par motor, de ergonomla en el manejo del cambio y de sensacion de comodidad en la marcha de los vehlculos.

La solucion que aporta la presente invencion es presentar una nueva geometrla en la forma de generacion de relaciones, que permite en primer lugar obviar el embrague entre el motor y el Cambio de Doble Diferencial, por no ser necesario y en segundo lugar, a diferencia de otras cajas de doble embrague, la presente invencion es susceptible de aportar relaciones intermedias entre las generadas por los engranajes, mediante la incorporation de un embrague entre los ejes primarios de ambas cajas o los secundarios, lo que genera una marcha intermedia.

Las ventajas que aporta el Cambio de Doble Diferencial son las derivadas de su geometrla y en concreto:

- Mantiene durante el cambio de velocidad el empuje motor, al haber siempre conectado en trasmision al menos uno de los engranajes de una de las cajas.

- Permite marchas o velocidades combinadas entre engranajes, tambien sin perdida de traction en su gestion, lo que contribuye a disminuir volumen, peso y rozamientos.

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- No precisa embrague ni convertidor entre motor y cambio.

- El uso de dos embragues entre ejes primarios y entre ejes secundarios y de diferenciales asimetricos en el numero de dientes de sus planetas puede permitir generar relaciones intermedias diferentes segun se bloquee uno u otro diferencial, lo que permite explorar alguna otra posibilidad de cambio en la presente invencion.

EXPLICACION DE LA INVENCION

El Cambio de Doble Diferencial distribuye el flujo de la trasmision a la entrada entre dos vlas en paralelo, en cada una de las cuales circula por su caja que lo trata y trasforma segun la relacion que tiene seleccionada e integra finalmente a la salida, generando una relacion final proporcional al engranaje seleccionado en una de las vlas, en la otra o relaciones intermedias fruto de la combination de ambas vlas.

As! el giro del eje motor se distribuye a la entrada mediante un diferencial entre los dos ejes primarios de dos cajas de engranajes que lo trasmiten independientemente cada una de ellas a sus ejes secundarios, segun el engranaje que tienen seleccionado y se integran a su salida mediante un diferencial en el eje de salida.

El cambio de velocidad se comporta como una secuencia de pasos que incluyen la selection secuencial de sus engranajes entre ambas cajas, en el orden correspondiente a su relacion, que determina que en una de las cajas se seleccionan los engranajes de orden impar o caja de impares y en la otra caja los de orden par o caja de pares.

En el Cambio de Doble Diferencial se establecen dos fases: la fase de frenado y la fase de embragado. La fase de frenado consiste en frenar una de las cajas con lo que el flujo se desvla por la otra caja no frenada generando la relacion del engranaje que tiene seleccionado. La fase de embragado consiste mantener los frenos inactivos y embragar entre si los ejes primarios o los ejes secundarios, ya sea de forma directa o indirecta, como puede ser embragando el diferencial con uno de los ejes y su efecto es que hace circular el flujo de trasmision por ambas cajas a la vez, cada una por el engranaje seleccionado e integrarlas por el diferencial cuyos ejes no estan embragados en una relacion intermedia entre ambas.

El cambio de marchas dentro de cada una de las cajas se efectua durante su fase de

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frenado, en que se cambia de engranaje por lo que no se nota su efecto hasta que se libera el freno, momento en que el flujo comienza a circular por el engranaje recien seleccionado

El uso de diferenciales asimetricos, es decir, con numero de dientes diferentes entre sus planetas permite junto con un embrague entre ejes primarios y otro embrague entre ejes secundarios, establecer dos relaciones intermedias entre las de los engranajes, embragando uno u otro embrague e incluso una nueva relacion mediante la selection un solo engranaje entre las dos cajas con los dos embragues activados, lo que abre vlas de estudio para la presente invention.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la description que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas de la invencion, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra un esquema de los cuatro grupos funcionales del Cambio de Doble Diferencial.

Figura 2.- Muestra un esquema de un Cambio de Doble Diferencial.

Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva del mecanismo de apoyo a la seleccion de un nuevo engranaje, en reposo en la figura 3a y en funcionamiento en la figura 3b.

Figura 4.-. Muestra una vista frontal para explication de la fase de frenado con la secuencia de ejecucion del cambio de engranaje

Figura 5.- Muestra en vista frontal la fase de frenado y de embragado y un ejemplo de secuencia de cambio entre primera y segunda velocidad

Figura 6.- Muestra las configuraciones durante el cambio de velocidad, tabuladas en la

figura 6a y su representation grafica correspondiente en la figura 6b

Figura 7.- Muestra la position de reposo y su secuencia hasta el movimiento

Figura 8.- Muestra un engranaje inversor y su secuencia desde parada en la figura 8a a

movimiento en retroceso en la figura 8b.

Figura 9.- Muestra tres realizaciones alternativas con diferentes posiciones de ataque del eje de entrada y de salida y el uso de ejes concentricos en las figuras 9a, 9b y 9c.

Figura 10.- Muestra una realization alternativa con diferenciales asimetricos y un segundo embrague.

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Figura 11.- Muestra seis configuraciones en las figuras etiquetadas desde fig.11 a a fig. 11f para relaciones diferentes entre dos engranajes seleccionados para la caja de la figura anterior.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

Para una mejor comprension de las figuras se obvian en ellas elementos necesarios en las cajas pero irrelevantes para la descripcion por ser ampliamente conocidos y utilizados. Asimismo se representan en la mayorla de las figuras unicamente dos engranajes en cada caja para facilitar la descripcion, sin pretender limitar el concepto a un numero concreto de engranajes.

En la figura 1 muestra en un esquema las cuatro partes funcionales principales del Cambio de Doble Diferencial, como son los diferenciales de entrada (DE) y de salida (DS) o mecanismo similar que permita la trasmision entre tres vlas y dos cajas de cambio, una que alberga los engranajes que segun su secuencia de utilization se seleccionan con numero de orden impar y en la otra las de orden par, a las que denominamos por este motivo caja de impares (Imp) y caja de pares (Pa), respectivamente, a efectos de este documento.

Las cajas de impares (ImP) y de pares (Pa) son cajas de ejes paralelos que presentan juegos de engranajes con uno de sus pinones fijo al eje y el otro libre, pero susceptible de ser acoplado a un selector (S1-3, S2-4) que lo solidariza en giro al eje, estableciendo su seleccion y la trasmision por el citado engranaje.

En la figura 2 aparece representado un esquema de la invention y en ella podemos distinguir las siguientes piezas o grupos de piezas que se comportan como elementos funcionales:

a) Entrada al cambio desde el eje del motor (1) y su pinon (10) de engranaje mediante una corona unida al porta satelites (11) del diferencial de entrada (DE)

b) Salida de la trasmision desde el diferencial de salida (DS) cuyo porta satelites (21) esta unido a una corona que establece engranaje con el pinon (20) del eje de salida (2)

c) Diferenciales de entrada (DE) y de salida (DS) con sus porta satelites (11, 21), satelites (12, 22) de giro libre y planetas (13, 14, 23, 24) solidarios en giro a los ejes

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primarios y secundarios (3, 4, 5, 6) respectivamente

d) Engranajes ordenados segun su relacion del primero al cuarto (I, II, III, IV), formados por pinones (31, 33, 42, 44) fijos a uno de los ejes, por ejemplo al eje primario (3, 4) donde estan ubicados y engranados respectivamente con sus complementarios (51, 53, 62, 64) ubicados en el otro eje (5, 6) donde giran libres, salvo cuando un selector (S1-3, S2-4) ubicado en un estriado del eje (55, 65) que permite su desplazamiento lateral y su acoplamiento al pinon o corona al que solidariza en giro con el eje estableciendo la selection del engranaje y la trasmision por el. En la realization preferida se ubican los pinones fijos en el eje primario y los libres en el eje secundario para establecer un orden y facilitar la presentation, aunque en realizaciones alternativas pueden ubicarse en cualquiera de los ejes con igual resultado mecanico.

e) Frenos de impares (Fi) y de pares (Fp) que actuan y frenan a sus ejes secundarios (5,6) y a sus planetas solidarios (23, 24) en el giro del diferencial de salida (DS) y cuando alguno de sus selectores esta fijando y seleccionando un engranaje, tambien retrogradamente frenan a sus ejes primarios (3, 4) y a sus planetas del diferencial de entrada (DE), es decir, el freno de una cajas activado junto con un engranaje seleccionado, frena ambos ejes y a sus planetas, por lo que se comporta como un freno de caja que obliga al Cambio de Doble Diferencial a trasmitir por la otra caja.

f) Los selectores (S1-3, S2-4), que giran solidarios al eje (5, 6) obligados por el estriado (55, 65) donde se ubican que permite su desplazamiento axial y son competentes para su acoplamiento con el pinon o corona libres (51, 53, 62, 64) fijandoles en el giro y obligando a la trasmision por el engranaje seleccionado. Los selectores no precisan anillos de friction pues el acoplado y el desacoplado se hace con los ejes parados, a diferencia de cajas de cambios manuales o automatizados. El desplazamiento de los selectores es pasivo, obligado por un mecanismo auxiliar del tipo de las cajas robotizadas o similares, ordenado por el sistema de control, no representado en las figuras.

g) Los mecanismos de apoyo a la seleccion (Ai, Ap) son unos elementos funcionales de importancia en la presente invention durante el cambio de engranaje, pues en primer lugar permiten o facilitan el desacoplamiento o el acoplamiento de un selector de engranajes (S1-3, S2-4) a un pinon o a una corona para establecer o retirar la seleccion de un engranaje, en segundo lugar evitan el giro loco del eje donde no se aplica el freno cuando el engranaje que lo retenla esta liberado y ademas pueden ser empleados como un segundo mecanismo sincronizador para seleccionar la primera velocidad o la marcha atras desde la position de reposo, funciones que se describen

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mas adelante. Presentan un motor (34, 48), un elemento desplazable, como puede ser un plato perforado (36, 46) de giro solidario al eje y desplazable por un estriado del mismo (35, 45) hasta acoplarse a un elemento fijo complementario, como puede ser una rueda dentada (37, 47) a la que trasmite el giro.

h) Embrague de diferencial (E1) que realiza un bloqueo suavizado del diferencial que unifica el giro del porta satelites (11) del diferencial de entrada (DE) con uno de los ejes (4) del diferencial, solidarizando a su vez el giro del otro y unificando el giro de ambos ejes (3, 4). El embrague tambien se puede aplicar sobre el diferencial de salida (DS) para unification del giro de los ejes secundarios (5, 6).

La figura 3 muestra una vista en perspectiva donde describe el proceso del cambio de selection de engranaje en una de las cajas, escogiendo como ejemplo la caja de impares con la action del mecanismo de apoyo a la seleccion (Ai) cuyo objetivo es aplicar un par de fuerzas sobre el eje primario mientras la caja esta frenada por la accion del freno (Fi) sobre el eje secundario y presenta tres funciones: la primera eliminar la tension mecanica entre selector y pinon o corona acoplados, permitiendo su separation con suavidad, la segunda evitar el giro loco del eje primario cuando el engranaje es liberado del selector, mientras este se desplaza hacia el otro engranaje y la tercera facilitar el nuevo acoplamiento al otro engranaje, como puede ser permitiendo un leve giro del pinon que facilite el encuentro o girandolo hasta una position predeterminada por el sistema de control. Debido a que el eje primario (3) esta sometido al par que le trasmite el diferencial de entrada contra el frenado del eje (5) trasmitido por el engranaje seleccionado, el mecanismo de apoyo debe de tener competencia suficiente para aplicar un par de mayor magnitud, por lo que un sistema hidraulico puede resultar adecuado. Soluciones alternativas pueden ser otros motores como los electricos con reduction, por ejemplo con un tornillo sin fin, que incluso podrla ser aplicado directamente sobre uno de los pinones fijos de un engranaje, cuando el eje primario (3) esta frenado retrogradamente.

En la figura 3a representa la trasmision por el primer engranaje con el mecanismo de apoyo (Ai) sin activar y trasmitiendo por el engranaje primero (I), donde se aprecia el motor (34) el estriado (35) del eje que permite solidarizar en giro y desplazamiento axial de un elemento acoplable, por ejemplo un plato perforado (36) complementario con una rueda dentada (37) de giro solidario al eje primario (3) de la caja de impares.

La figura 3b presenta la misma configuracion que la figura anterior durante el proceso de cambio de engranaje, reemplazando la corona (51) por su silueta mediante llnea de puntos

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para poder visualizar los elementos posteriores y en ella se aprecia el freno (Fi) activado, bloqueando el eje (5) y el mecanismo de apoyo (Ai) tambien esta activado, controlando el eje primario (3) con su plato perforado (36) desplazado por el eje estriado (35) y acoplado a la rueda dentada (37) oculta tras este, donde en primer lugar indujo una suave torsion o giro que trasmitio por el eje (3) y el pinon (31) a la corona (51) y facilito desacoplarla del selector (S1-3). En segundo lugar evita que el eje (3) gire por efecto de la trasmision una vez libre y en tercer lugar, una vez que el selector (S1-3) se desplace por el estriado del eje (5) hasta encontrarse con la corona (53), permitira su acoplamiento ayudado mediante un leve giro inducido al pinon (33) y este a la corona (53) o bien llevado a una posicion fijada por el sistema de control. Una vez finalizado el cambio de engranaje, el plato perforado (36) vuelve a su posicion de reposo, liberando el eje primario (3), momento a partir del cual se libera el freno (Fi) y continua la trasmision por el nuevo engranaje seleccionado (III), salvo que se aborte esta maniobra y se vuelva a la selection del engranaje que estaba seleccionado.

La figura 4 describe la seleccion de un nuevo engranaje durante la fase de frenado, con la secuencia de pasos, representando:

- figura 4a: el funcionamiento del engranaje (I), previo al cambio,

- figura 4b: se activa el freno (Fi) de caja deteniendo el eje (5) asl como al selector (S1-3) y la corona (51) a la que esta acoplado y retrogradamente el pinon (31) y el eje (3), de forma que el freno (Fi) detiene ambos ejes (3,5) de la caja de impares.

- figura 4c: se activa el mecanismo de apoyo (Ai), acoplando el disco perforado (36) a la rueda dentada (37) y el motor (34) induce la torsion del eje (3) contra el giro trasmitido por el motor y obliga al pinon (31) y este a la corona (51) hasta eliminar la tension mecanica con el selector (S1-3), facilitando el desacople entre ambos.

- figura 4d: el selector (S1-3) es desplazado lateralmente hacia la corona (53) en virtud de su ubicacion en un estriado del eje (5), hasta alcanzar y acoplarse al pinon (53), ayudado si es necesario por un leve giro inducido por (Ai), ya sea por tanteo incluso en ambas direcciones o mediante una posicion prefijada ordenada por el sistema de control, para una vez acoplados selector (S1-3) y corona (53) el mecanismo de apoyo (Ai) dejar de hacer fuerza

- Figura 4e: el disco perforado (36) se retira a posicion de reposo mientras ambos ejes (3, 5) siguen frenados por el freno (Fi) y por el engranaje (III) recien seleccionado.

- figura 4f: se libera el freno (Fi) y el engranaje (III) seleccionado entra en funcion de trasmision.

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El mecanismo de apoyo a la selection (Ai) actua en selection de un nuevo engranaje durante la fase de frenado, es decir cuando el freno de su caja (Fi) esta activado, presentando su motor (34) preferiblemente giro en ambas direcciones, lo que permite el tanteo como forma de facilitar el acoplamiento, tanto en el acoplamiento durante la seleccion de engranaje como entre el plato perforado (36) y la rueda dentada (37). Esta funcion tambien puede estar gestionada por el sistema de control que coloque el eje donde actua en una position adecuada para el acoplamiento, ya sea prefijada o segun la information de la posicion del selector y de la corona a acoplar. El plato perforado (36) precisa, al igual que los selectores de marchas, un elemento de empuje para su desplazamiento lineal, no dibujado en las figuras.

El mecanismo de apoyo a la seleccion puede ser disenado con cualquier otro mecanismo que mantenga las funciones, como puede ser el empuje de una leva que empuje el giro del eje, coronas dentadas compatibles entre si en vez de disco perforado, un tornillo sin fin, que incluso podrla ser aplicado directamente sobre uno de los dentados de los pinones del eje (3) al estar parado en ese momento o cualquier otro que sea competente en las funciones descritas y su control puede realizarse por medios mecanicos, electronicos o ambos.

La figura 5 representa las fases de frenado en ambas cajas y de embragado, en un plano frontal en que el porta satelites de los diferenciales (DE, DS) se representan en section en plano sagital y de forma esquematica para facilitar la representation, en que estan dos engranajes seleccionados uno en cada caja, como ejemplo el engranaje primero (I) mediante el selector (S1-3) y el engranaje segundo (II) mediante el selector (S2-4).

La figura 5a presenta la fase de frenado de la caja de pares, donde el freno de la caja de pares (Fp) esta activado bloqueando el eje secundario de pares (6), asl como su planeta solidario (24) del diferencial de salida (DS) y retrogradamente por el engranaje (II) que esta seleccionado por el selector (S2-4), frena asimismo al eje primario de pares (4) y su planeta solidario (14) en el diferencial de entrada (DE), con lo que ambos diferenciales estan bloqueados en uno de sus planetas y derivan el flujo de entrada (70) por la caja de impares siguiendo el trayecto de la llnea (71) por la caja de impares por el engranaje (I).

En la figura 5b se reproduce la fase de frenado de la caja de impares, una situation similar a la descrita en el parrafo anterior pero esta vez frenado el freno de impares (Fi) que frena los ejes (3, 5) y por tanto sus planetas asociados de los diferenciales (13, 23), haciendo trasmitir el flujo de la trasmision por el engranaje (II), segun marca la llnea (72), con la relation

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establecida por el mismo.

La figura 5c representa la fase de embragado que genera una velocidad intermedia entre las anteriores en que ambos frenos (Fi) y (Fp) permanecen inactivos y se activa el embrague (E1) que fija directamente el giro del porta satelites y del eje primario de pares (4), lo que indirectamente iguala a estos la velocidad angular del eje primario (3) trasmitiendo la caja de impares por el engranaje (I) al eje secundario (5) y por el engranaje (II) en la caja de pares al eje secundario (6), integrando ambos giros en el diferencial de salida (DS) con una relacion final intermedia entre las dos. En la figura 5c se representa como el flujo de entrada (70) se distribuye por la caja de impares (71) y la de pares (72) donde se aplica en cada una la relacion del engranaje seleccionado que se integran en el diferencial de salida (DS), entregando al eje de salida una relacion media entre ambas.

En la figura 6 vemos el desarrollo de la secuencia de marchas adelante, mediante un esquema en la figura 6a con los elementos tabulados segun su valor o estado de activacion, de forma que de izquierda a derecha la primera columna rotulada con Conf, que toma los valores de D-1 a D-7, designa el nombre de la configuration segun el estado o position de los elementos que generan la marcha o velocidad con el mismo numero de orden, que figura en la segunda columna rotulada con Vel. En la tercera columna se rotula con Rel la relacion que genera el Cambio de Doble Diferencial en cada una de las configuraciones, en forma que el valor de 1 equivale a la relacion que genera el engranaje (I) actuando unicamente por si mismo, 2 el (II) y asl sucesivamente y cuando es un valor combinado tal como 1-2, 2-3 o 3-4, representa el valor medio de la relacion de los engranajes primero (I) y segundo (II), del segundo (II) y tercero (III) y del tercero (III) con cuarto (IV), respectivamente. En la cuarta y quinta columna, rotuladas con S1-3 y S2-4, respectivamente, informa de la posicion de cada selector segun el engranaje que tiene seleccionado. En el caso particular de la configuracion de valor D-3 se produce la fase de frenado y la selection de un nuevo engranaje descrita para las figuras 3 y 4, en que cambia la seleccion entre los engranajes primero (I) y tercero (III) y en la configuracion D-5 se pasa del segundo (II) al cuarto (IV) o al contrario, descendiendo en la relacion, por lo que dependiendo del momento del cambio, el selector puede estar acoplado a cualquiera de los engranajes o desacoplado en camino entre ambos. En las columnas rotuladas como Fi, E1 y F2, el valor x refleja cuando el elemento esta activado y en la ultima columna, rotulada como caja segun este funcionando la caja de impares toma el valor Imp, con ambas funcionando el valor o con la caja de pares el valor Pa.

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En la figura 6b se representa la secuencia de forma grafica con las configuraciones que se corresponden con la tabulation mostrada en la figura 6a, donde para una mejor visualization y comprension de la secuencia, se remarca con un aspa la caja de impares o pares bloqueada y se representan encerrados en una curva punteada los engranajes que generan la trasmision en cada configuration, referenciada con el valor que se corresponde de la primera columna de la tabla de la figura 6a, asl como para una mejor visualizacion, se omiten elementos del Cambio de Doble Diferencial no necesarios para esta description.

La figura 7 se presenta la secuencia de parada a movimiento, representando con una flecha curva el sentido de giro del elemento donde se referencia y por un aspa sobre un eje la situation de bloqueo o freno del mismo. La figura 7a representa para la caja de doble diferencial una situacion de parada o bloqueo del eje de salida (2) y del porta satelites (21) del diferencial de salida (DS) en la que sus rozamientos son mlnimos, con el motor haciendo girar el eje de entrada (1), situacion habitualmente denominada como punto muerto en las cajas manuales o "N” en las cajas automaticas, en la que el giro se trasmite mediante el diferencial de entrada (DE) a los ejes primarios (3, 4) y a sus engranajes asociados (I, II, III, IV), a los que hacen girar libres en sus ejes secundarios (5, 6), al no estan vinculados a la traction por no estar seleccionados por los selectores (S1-3, S2-4).

La figura 7b parte de la situacion presentada en la figura 7a en que el mecanismo de apoyo a la selection (Ap) comienza a girar en el mismo sentido que lo hace el eje (4) para igualar sus velocidades angulares, unirse y una vez acoplado frenar junto con (Fp) los ejes (3, 4), permitiendo en parado o con pequeno ajuste de giro, el acople de (S2-4) a su corona (62), lo que se representa en la figura 7c. A continuation en la figura 7d se representa como el freno (Fp) libera el eje (6) y el mecanismo de apoyo (Ap) induce en el eje (4) un giro contrario al que inducirla la trasmision del giro motor, hasta igualar el sentido de giro y velocidad angular del eje (5) y su selector (S1-3) con la corona 51, permitiendo su acople mutuo, momento en que el selector retira su disco perforado (47) y se desactiva, segun representa en la figura 7e, configuracion definida como (D-0) o de preparation para el arranque, en que como representa la figura 7f, frenando la caja de pares con (Fp) y se produce el comienzo del movimiento en primera velocidad con la configuracion (D-1).

En la figura 8 se representa una configuracion de un Cambio de Doble Diferencial con la configuracion descrita en el presente documento de cuatro engranajes adelante, al que se le ha anadido en la caja de impares un nuevo engranaje para invertir la marcha (Inv), con su selector (SInv), que incluye un pinon intermedio (39) de giro libre, que engrana con el pinon

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del eje primario y con la corona del secundario trasmitiendo e invirtiendo a traves del mismo el giro.

La figura 8a indica mediante un aspa el elemento que esta parado, en la figura el eje de salida (2) y mediante flechas los giros y representa la posicion de reposo una vez que ya se ha acoplado el selector (S2-4) a su corona del engranaje (II), donde se aprecia que el selector del engranaje del retroceso (SInv) gira en el mismo sentido que la corona a la que tiene que acoplarse, por lo que pese a la diferencia de velocidad angular, puede que permita su acople, sobre todo si el selector lleva instalado un anillo de friccion con este objeto. Al igual que en la description de la figura 7, cualquiera de los mecanismos de apoyo a la selection (Ai) (Ap) pueden realizar un leve giro de igualacion de giros entre el (SInv) y la corona del engranaje (Inv) para facilitar su acople. La figura 8b representa la configuration de marcha atras (R) con el selector (S2-4) seleccionando el engranaje (II) de la caja de pares y el selector de la marcha atras (SInv) seleccionando el engranaje inversor (Inv) y el freno de la caja de pares (Fp) deteniendola con lo que la velocidad trasmitida es el retroceso (R).

En la figura 9 se representan realizaciones alternativas del Cambio de Doble Diferencial en vista frontal con el eje exterior, el freno y el embrague presentados en corte por un plano sagital que presenta su interior, que permiten diferentes abordajes de los ejes de entrada (1) y de salida (2) mediante el uso de ejes concentricos entre si de la caja de impares (3, 5) o de pares (4, 6) que requerirla un diseno de los frenos o de los mecanismos de apoyo a la seleccion en el medio del eje. En esta realization el embrague (E1) fija directamente los ejes primarios (3, 4) entre si.

La figura 10, en que se omiten en su representation los mecanismos de apoyo a la seleccion al no participar en la descripcion, presenta una nueva realizacion cuya diferencia con las anteriores radica en el uso de diferenciales con planetas asimetricos que modifican la relation final obtenida y de un nuevo embrague (E2) del diferencial de salida (DS) que une en el giro los ejes secundarios 5, 6),cuando esta activado, permitiendo segun la activation de los frenos y embragues 2 relaciones mixtas intermedias utilizando dos engranajes.

La figura 11 presenta una secuencia de combinaciones para la misma realizacion de la figura anterior, en la que se generan las vlas de flujo similares a las ya presentadas en anteriores figuras y que se remarcan en la figura con una curva punteada. La relacion que

genera el engranaje esta modificada por los diferenciales de planetas asimetricos segun sean utilizados durante la trasmision y ademas presenta una velocidad representada en la figura 11b para el engranaje primero (I), en que la relacion del engranaje seleccionado no es modificada por los diferenciales asimetricos al no ser utilizados por estar mediante la accion 5 de los dos embragues (E1, E2) a la vez, que hacen girar a los ejes primarios en bloque al igual que a los secundarios como si fueran un solo eje. Similar configuracion en la figura 11e para el engranaje segundo (II). En ambas requiere la no seleccion en la otra caja, lo que puede resultar incomodo para la seleccion del siguiente engranaje que con la configuracion actual habrla de cazar jugando con el giro motor y el resbalamiento controlado del embrague 10 (E1), que aunque no fuera de la eficacia del resto del cambio, podrla aportar soluciones al

disminuir el numero de engranajes. Es de tener en cuenta que cuantas mas velocidades disponga el cambio, menor es el salto entre marchas y por tanto la magnitud de frenado o embragado a aplicar lo que redunda asimismo en menor dimension de los frenos y embragues.

Claims (15)

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   1. Cambio de velocidades de utilidad preferente en la trasmision en automoviles que comprende dos juegos de engranajes que permiten la distribution de la trasmision entre tres vlas, como pueden ser de tipo diferencial (DE, DS) o similar,

   y tambien comprende dos cajas de ejes paralelos entre los que se establecen diversos juegos de engranajes en cada caja que le permiten seleccionar distintas etapas de potencia, con uno de sus pinones fijo al eje y el otro libre aunque este es susceptible de ser solidarizado al giro del eje mediante un selector, estableciendo su selection y la trasmision por el citado engranaje, estando ubicados los engranajes impares, segun el orden de la relation que generan en una de las cajas (Imp) y los de orden par en la otra caja (Pa).

   y tambien comprende al menos un freno en cada una de las cajas (Fi, Fp) de accionamiento hidraulico, electrico, mecanico o cualquier otra forma de accionamiento para frenado de uno de sus ejes, de forma directa o a traves de algun elemento con el que gira solidario,

   y tambien comprende un sistema de control electronico que establece la demanda de actuation de los distintos elementos funcionales, como son los selectores de engranaje, los frenos de caja u otros, asl como sensores y otros actuadores o mecanismos de apoyo,

   que se caracteriza porque

   un primer diferencial se ubica a la entrada (DE) de la trasmision donde recibe, de forma directa o indirecta a traves de un engranaje, el par y giro procedente del motor (1) en su portasatelites (11) y lo distribuye mediante sus satelites entre uno de sus planetas (13), que gira solidario a uno de los ejes (3) de una de las cajas de marchas y el otro planeta (14) que gira solidario a uno de los ejes (4) de la otra caja de marchas,

   y tambien se caracteriza porque un segundo diferencial (DS) se ubica a la salida de la trasmision donde uno de sus planetas (23) gira solidario al otro eje (5) de la primera caja de marchas y el otro de sus planetas (24) gira solidario al otro eje (6) de la segunda de la segunda caja de marchas y ambos planetas trasmiten su giro y par a los satelites y estos al porta satelites (21) que trasmite el resultado de su integration al eje de salida (2) mediante un engranaje o bien directamente,

   y tambien se caracteriza porque cada caja dispone al menos de un freno (Fi, Fp) aplicado sobre cualquier parte de uno de sus ejes principales (3, 4, 5, 6) o de elementos que giren solidarios a los mismos, bien por estar Intimamente unidos o bien indirectamente mediante engranaje y que en cualquier caso, permitan frenar el eje al ejercer su action de frenado sobre ellos.

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2. 2. Cambio de velocidades, segun reivindicacion 1, que comprende al menos dos mecanismos de apoyo a la seleccion (Ai, Ap) del engranaje, al menos uno para cada caja de engranajes, que a su vez comprenden un motor (34, 48) y un elemento de giro solidario a su eje (36, 46) y desplazable hasta su acoplamiento mediante resaltes o huecos que presenta y que son coincidentes y complementarios con los de otro elemento (37, 47) al que se acopla y que gira solidario al eje sobre el que se pretende actuar, que se caracteriza porque cada uno de los mecanismos de apoyo a la seleccion (Ai, Ap) se ubica para su aplicacion sobre el eje (3, 4) de cada una de las cajas de engranajes en los que no se aplica el freno (Fi, Fp), ya sea directamente sobre cualquier parte del mismo o de elementos con los que gire solidarios, directa o indirectamente a traves de engranajes que permitan su actuacion de retencion y giro sobre el citado eje.
3. 3. Cambio de velocidades, segun reivindicaciones previas, que para la funcion de retroceso comprende en una de las cajas de marchas, un juego adicional de tres pinones que interaccionan entre si (Inv), el primero de ellos girando solidario a uno de los ejes de la caja de marchas, el segundo girando libre en el otro eje y un tercero (39) girando libre en un eje independiente de los anteriores, de forma que el engranaje de los dos primeros se establece mediante el tercero, invirtiendo asl el giro del engranaje y ademas comprende un mecanismo que permite su seleccion (SInv) a demanda del sistema de control, que se caracteriza porque incluye el conjunto de tres pinones (Inv) y el selector (SInv) de activacion a demanda del sistema de control que le permiten generar una velocidad o marcha de retroceso
4. 4. Cambio de velocidades, segun reivindicaciones 1, 2 y 3 que ademas comprende uno o dos embragues, que se caracteriza porque se aplican entre los ejes primarios (3, 4) o entre los ejes secundarios (5, 6), a los que solidariza en giro, bien aplicado directamente entre los ejes o entre uno de los ejes (3, 4) y el porta satelites (11) del diferencial de entrada (DE) o entre uno de los ejes (5, 6) y el porta satelites (21) del diferencial de salida (DS)
5. 5. Cambio de velocidades, segun la reivindicacion 3 y previas que comprende una variante en la que al menos uno de los diferenciales tienen reparto asimetrico con planetas de diferente numero de dientes y ademas comprende dos embragues de diferencial (E1, E2), cuya accion se gestiona a demanda del sistema de control que se caracteriza porque el numero de dientes entre los planetas que comparten un mismo diferencial es diferente

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6. 6. Metodo para generation de relaciones mediante la fase de frenado segun las reivindicaciones de la 1 a la 5 que comprende un estado de partida que incluye la selection de un engranaje en la caja de impares y de un engranaje en la caja de pares que se caracteriza porque establece la siguiente secuencia:

   Paso 1: Desactiva y mantiene desactivados el o los embragues entre ejes o diferenciales (E1, E2)

   Paso 2: Desactiva y mantiene desactivado el freno de la caja a trasmitir Paso 3: Activa el freno de la caja contraria a la que trasmite
7. 7. Metodo para generation de relaciones mediante la fase de embragado segun las reivindicaciones de la 1 a la 6 que comprende un estado de partida que incluye la seleccion de un engranaje en la caja de impares y de un engranaje en la caja de pares que se caracteriza porque establece la siguiente secuencia:

   Paso 1: Desactiva y mantiene desactivados los frenos de caja (Fi, Fp)

   Paso 2: Desactiva el o los embragues entre ejes o diferenciales (E1, E2)

   Paso 3: Option uno: Activa el embrague; Option 2: activa los dos embragues a la vez.
8. 8. Metodo para la selection de engranaje dentro de cada caja, en orden ascendente o descendente, segun las reivindicaciones de la 1 a la 7 que comprende las acciones de activation de su mecanismos de apoyo a la selection (Ai, Ap) y de los sus mecanismos para el desplazamiento y acoplamiento de los selectores de engranajes (S1-3, S2-4) a los pinones que giran libres en su eje y comprende su realization mientras el freno de su caja esta en fase de frenado con su freno (Fi, Fp) activado, que se caracteriza porque realiza la siguiente secuencia de acciones para el cambio de un engranaje a otro engranaje de una caja:

   - Paso 1: Se activa el mecanismo de apoyo a la selection (Ai, Ap) con el

   desplazamiento del elemento de acoplamiento (36, 46) hacia su

   complementario (37, 47) acoplandose mutuamente.

   - Paso 2: El motor (34, 48) produce torsion o ligero giro en sentido que disminuye la tension en el selector (S1-3, S2-4) con el pinon o corona con la que esta anclado (51, 53, 62, 64).

   - Paso 3: Es desacoplado el selector (S1-3, S2-4) del pinon o corona con el que estaba acoplado

   - Paso 4: Es desplazado el selector (S1-3, S2-4) hacia el pinon o corona a fijar, mientras el motor (34, 48) mantiene retenido el eje donde actua.

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   - Paso 5: Es acoplado el selector (S1-3, S2-4) contra el nuevo pinon o corona del engranaje a seleccionar, ayudado por el suave giro del motor (34, 48), incluso bidireccional que lo facilite o es llevado mediante giro a un punto prefijado por el sistema de control hasta que se produzca el acoplamiento.

   - Paso 6: El motor (34, 48) deja de ejercer par de giro y el elemento de anclaje (36, 46) del mecanismo de apoyo a la selection es retirado a su position de reposo
9. 9. Metodo para abortar la seleccion de engranaje y volver al previo en que se hallaba segun la reivindicacion 8, que comprende un estado de partida del cambio en uno de los puntos de la reivindicacion anterior y la orden del sistema de control de abortar el cambio y el nuevo objetivo de acoplarse al pinon o corona con que se hallaba acoplado previo al cambio, que se caracteriza porque:

   - Si se encuentra en el paso 1 o 2, pasa al paso 6

   - Si se encuentra en el paso 3, pasa al paso 5 con el nuevo objetivo

   - Si se encuentra en el paso 4, pasa al paso 4 con el nuevo objetivo

   - Si se encuentra en el paso 5, pasa al paso 3 con el nuevo objetivo

   - Si se encuentra en el paso 6, vuelve al paso 1 para el nuevo objetivo
10. 10. Metodo para ejecucion de acciones en un cambio de velocidades segun las reivindicaciones 6 a 9 para la secuencia ordenada del cambio entre velocidades hacia adelante en orden ascendente desde posicion de parado que comprende un Cambio de Doble Diferencial de n>2 engranajes con punto de partida en la seleccion del engranaje de menor relation en cada caja, que se caracteriza porque realiza las siguientes secuencias: Paso 1: fase de frenado en la caja de pares

    Paso 2: fase de frenado en la caja contraria y cambio al engranaje de orden inmediato

    superior de la caja, en caso de haberlo

    Siguientes: Se repite el paso 2 hasta el paso de orden n
11. 11. Metodo para ejecucion de acciones en un cambio de velocidades segun las reivindicaciones 6 a 9 para la secuencia ordenada del cambio entre velocidades hacia adelante en orden descendente que comprende un Cambio de Doble Diferencial de n>2 engranajes con punto de partida en la seleccion de los engranajes de orden n en una de las cajas que se encuentra trasmitiendo y n-1 en la otra caja que se encuentra en fase de frenado, que se caracteriza porque admite la siguiente secuencia:

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    - Paso 1: fase de frenado de la caja del engranaje n y cambio al engranaje de orden inmediato inferior de la caja, en caso de haberlo

    - Paso 2: Primera opcion: si n>2 fase de frenado en la caja contraria y cambio al engranaje de orden inmediato inferior de la caja, en caso de haberlo; Segunda opcion: si n=2 finaliza la secuencia.

    - Siguientes: Se repite el paso 2 hasta el paso de orden n-1
12. 12. Metodo para cambio de velocidades por embragado segun las reivindicaciones 10 y 11 para la secuencia del cambio entre velocidades hacia adelante en orden ascendente o descendente que comprende la fase de embragado con uno o dos embragues, que se caracteriza porque intercala una o dos fases de embragado entre las fases de frenado para la generacion de relaciones intermedias.
13. 13. Metodo para un cambio de velocidades segun las reivindicaciones 11 y 12, que comprende las secuencias con los pasos para efectuar el cambio entre velocidades hacia adelante en orden ascendente o descendente, que se caracteriza porque la secuencia en la practica real de utilization del Cambio de Doble Diferencial puede hacerse de forma parcial, con comienzo y fin en cualquiera de los pasos intermedios.
14. 14. Metodo para cambio de velocidades segun las reivindicaciones 6 a 9 y anteriores que comprende las acciones desde la selection de reposo (N), en que no estan engranajes seleccionados, con el motor funcionando y trasmitiendo al eje de entrada (1) y con el eje de salida (2) parado, hasta el estado inmediatamente anterior a la trasmision al eje de salida y movimiento (D0) en el que participa el mecanismo de apoyo en caja de pares (Ap) o en la caja de impares (Ai), que se caracteriza porque ejecuta los siguientes pasos:

    - Paso 1: Giro del motor (34, 48) del mecanismo de apoyo (Ai, Ap) hasta igualar en velocidad y sentido el giro que mantiene el eje primario (3, 4) y su elemento de acoplamiento, como es el plato perforado (36, 46)

    - Paso 2: desplazamiento de su elemento de acoplamiento (36, 46) hasta su acoplamiento con su complementario en funcion, como es la rueda dentada (37, 47)

    - Paso 3: Activado del freno de pares (Fp)

    - Paso 4: Acoplamiento del selector (S2-4) a la corona (62) del engranaje segundo (II)

    - Paso 5: Desactivacion del freno de pares (Fp)

    - Paso 6: Giro del motor (34, 48) hasta igualar el sentido y velocidad angular inducido al eje secundario de impares (5) y su selector (S1-3) con la corona (51) del engranaje primero (I) y acoplamiento entre ambos.

    - Paso 7: Retirada del elemento de acoplamiento, como es el plato perforado (36, 46) a su posicion de reposo
15. 15. Metodo para ejecucion de acciones en un cambio de velocidades segun las 5 reivindicacion 14 para seleccion de la marcha atras que comprende la las mismas acciones desde la seleccion de reposo (D0), en que los engranajes estan libres o no seleccionados, con el motor funcionando y trasmitiendo al eje de entrada (1) y con el eje de salida (2) parado, hasta el estado de movimiento hacia atras (R), que se caracteriza porque hasta el movimiento hacia atras ejecuta los mismos pasos de la reivindicacion 14, a excepcion de los 10 siguientes a los que sustituye o anade:

    - Paso 6: Giro del motor (34, 48) hasta igualar el sentido y velocidad angular inducido al eje secundario de impares (5) y su selector (SInv) con la corona del engranaje inverso (Inv)

    - Paso 8: Frenado de la caja de pares (Fp)