ES2903239T3 - Sistema de transmisión automática en el que el acoplamiento de engranajes está determinado por la velocidad angular de la rueda motriz - Google Patents

Sistema de transmisión automática en el que el acoplamiento de engranajes está determinado por la velocidad angular de la rueda motriz Download PDF

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Abstract

Sistema de acoplamiento de transmisión automática (100) para controlar la aplicación de una fuente de energía (160) en una rueda motriz (110), donde dicho sistema comprende al menos dos conjuntos de engranajes (200); donde cada conjunto de engranajes está montado sobre al menos un disco intermedio (120) conectado de manera giratoria a un pedalier muerto (210); donde cada uno de dichos conjuntos de engranaje (200) tiene: a. una rueda de salida (130) conectada a dicha fuente de energía (160) y que gira en consecuencia; donde el diámetro de dicha rueda de salida (130) está configurado para ajustar la proporción de transmisión de la velocidad angular y el par aplicado a dicha rueda motriz (110); donde dicha rueda de salida (130) está montada sobre dicho pedalier muerto (210) y colocada al lado de dicho disco intermedio (120); b. un módulo de acoplamiento de velocidad angular (205) configurado para el acoplamiento y el desacoplamiento automáticos de dicha rueda de salida (130) con dicha rueda motriz (110); donde cada una de dichas ruedas de salida (130) tiene un diámetro diferente, configuradas para dicha proporción de transmisión de dicha velocidad angular y dicho par que se va a aplicar a dicha rueda motriz (110); donde dicho al menos un disco intermedio (120) está montado dentro de dicha rueda motriz (110), donde el perímetro externo (121) de dicho al menos un disco intermedio (120) está en contacto con el perímetro interno (111) de dicha rueda motriz (110), por lo que dicho disco intermedio (120) está acoplado con y es girado por dicha rueda motriz (110); donde dicho módulo de acoplamiento de velocidad angular (205) comprende: a. un engranaje de trinquete (230) con al menos un diente (235); donde dicho engranaje de trinquete (230) está unido firmemente a dicha rueda de salida (130) y gira en consecuencia; b. al menos un conjunto de acoplamiento (270), que comprende: un trinquete (275) y un peso (276); donde dicho trinquete (275) está configurado para engancharse con dicho diente de trinquete (235); donde dicho conjunto de acoplamiento (270) está unido de manera pivotante por un soporte de pivote (280) a dicho disco intermedio (120) y gira en consecuencia; c. al menos un resorte de pandeo (260), fijado entre dicho disco intermedio (120) y dicho peso (276); donde dicho resorte de pandeo (260) está configurado para evitar el enganche de dicho trinquete (275) con dicho diente de trinquete (235), hasta que la fuerza centrífuga de dicho peso (276), causada por dicha velocidad angular de dicho disco intermedio (120), hace que dicho resorte de pandeo (260) ceda, pivote dicho conjunto de acoplamiento (270) y permita dicho enganche de dicho trinquete (275) con dicho diente de trinquete (235), de manera que la potencia de dicha fuente de energía (160) se transforme a través de dicha rueda de salida (130) y dicho disco intermedio (120) a dicha rueda motriz (110); donde la carga de dicho peso (276) y la constante de resorte K de sus correspondientes resortes de pandeo (260) están correlacionadas con la velocidad angular de dicho disco intermedio (120) requerido para dicho enganche de dicha rueda de salida (130) con dicha rueda motriz (110) a través de dicho disco intermedio (120); cuando la velocidad angular de dicha rueda motriz (120) es mayor que la de dichos conjuntos de engranajes (200), dicho disco intermedio (120) gira más rápido que dicha rueda de salida (130); en consecuencia, dicho trinquete (275) se separa de dicho diente de trinquete (235) y se desliza sobre la parte posterior (236) de dicho diente de trinquete (235), de manera que dicha rueda de salida (130) se desacopla de dicho disco intermedio (120) y dicha rueda motriz (110); cuando la velocidad angular de dicha rueda motriz (120) disminuye, dicho peso (246) ya no ejerce dicha fuerza centrífuga lo suficiente para vencer dicho resorte de pandeo (260), de manera que dicho resorte de pandeo (260) empuja y separa dicho trinquete (275) del enganche de dicho diente de trinquete (235); caracterizado por el hecho de que dicha constante de resorte K de dicho resorte de pandeo (260) es tal que dicho resorte (260) aplica una fuerza constante, hasta que cede, entonces dicho resorte (260) está configurado para convertirse en una suspensión de ballesta flexible con una constante de resorte K2; de manera que dicho enganche entre dichos trinquetes (275) y dichos dientes de trinquete (235) sea brusco; en consecuencia, dicho acoplamiento se produce a una velocidad angular mayor que la velocidad angular de dicho desacoplamiento; el acoplamiento y dicho desacoplamiento están configurados con una histéresis entre ellos.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de transmisión automática en el que el acoplamiento de engranajes está determinado por la velocidad angular de la rueda motriz
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0001] Desde la invención de las bicicletas, se ha buscado un sistema de propulsión más fácil y más cómodo, un sistema que mejore la utilidad de las bicicletas y, por lo tanto, las haga útiles para un rango más amplio de personas como medio de transporte diario.
[0002] La tendencia común hacia el transporte ecológico también fomenta el uso de vehículos de tracción humana.
[0003] Las primeras bicicletas simplemente soportaban el peso de una persona que las llevaba. Más tarde se añadieron pedales de propulsión de manivela, que impulsan la rueda delantera. Siguió un accionamiento por cadena con los pedales de manivela que impulsan la rueda trasera. Se añadieron engranajes manuales para facilitar la conducción sobre colinas. Estos engranajes se desviaron de los engranajes planetarios internos ensamblados dentro del buje de la rueda trasera a los engranajes de cadena externos, más populares. Las bicicletas monitorizadas formaron una rama diferente que abarcó desde las motocicletas de todo tipo hasta las bicicletas eléctricas.
[0004] Los dispositivos de cambio de marcha añadidos, aunque amplían el rango dinámico del motor y las bicicletas propulsadas por humanos, requieren una mayor comprensión técnica para operar y aprovechar al máximo sus ventajas.
[0005] El ciclista potencial promedio no tiene las habilidades o la voluntad para operar cambios manuales y, por un lado, normalmente está desconcertado por la pluralidad de las relaciones de transmisión. Por otro lado, necesita la comodidad de la transmisión automática que oculta las molestias y los silbidos de la mecánica básica.
[0006] Con los escúteres de motor la tendencia es implementar un variador de correa controlado electrónicamente como el método de transmisión preferido. En vehículos de tracción humana, buscamos mejores mecanismos energéticamente eficientes. Por lo tanto, los variadores, embragues deslizantes, embragues robóticos o incluso actuadores computarizados utilizados para operar desviadores de engranajes de cadena comunes son una mejora parcheada para una solución no satisfactoria.
[0007] Shimano, Patente de EE. UU. 03513726, divulga un buje de bicicleta de cambio de velocidad automático de tres fases, que comprende un manguito de accionamiento que tiene una rueda dentada de accionamiento habitual, un mecanismo de engranajes planetarios dispuesto entre dicho manguito de accionamiento y la carcasa del buje, un engranaje de trinquete de transmisión de alta proporción de velocidad, donde ambos engranajes de trinquete están asociados a dicho mecanismo de engranajes planetarios, y pesos reguladores centrífugos adaptados para efectuar el acoplamiento y desacoplamiento operativos de dicho engranaje de trinquete de transmisión de alta proporción de velocidad según la velocidad de rotación de la rueda dentada de accionamiento.
[0008] Lenoble, Patente de EE. UU. 5976052, divulga un dispositivo de cambio de marcha automático compacto para una bicicleta en la que todas las ruedas dentadas engranan por medio de un elemento móvil intermedio y están equipadas con trinquetes antirretroceso controlados automáticamente por tacómetros mecánicos o electrónicos. El primer dispositivo descrito es un grupo de engranajes lineales incorporado en una carcasa sellada y que conecta el eje del pedalier inferior al eje de la rueda al eliminar completamente la cadena de transmisión. El segundo dispositivo descrito está compuesto por ruedas dentadas coaxiales accionadas por tres elementos móviles intermedios colocados en el interior, mientras que los dientes de arranque de las ruedas, los trinquetes y los tacómetros están colocados en el exterior. El ensamblaje descrito está alojado en dos carcasas selladas que giran una sobre la otra.
[0009] Hadeev, WO/2008/147236, divulga un mecanismo que modifica la proporción de transmisión cuando se modifica la carga del eje. Un mecanismo que pueda tener, por ejemplo, la forma de un engranaje reductor de herramientas, en particular un destornillador, un engranaje de embrague de automóvil y un engranaje reductor de hélice de helicóptero o girocóptero. El convertidor de proporción de transmisión de Hadeev está diseñado en forma de un dispositivo que comprende un engranaje diferencial planetario con un soporte y ruedas dentadas diferentes diámetros, una de las cuales está rígidamente asegurada a un eje de salida para transmitirle la energía del motor, y la segunda rueda dentada se coloca sobre la parte de accionamiento de un dispositivo de fricción con una fuerza de deslizamiento determinada que produce un par de frenado y una proporción de transmisión de ajuste, donde la parte de accionamiento del dispositivo de fricción está conectada rígidamente a la tercera rueda dentada central que gira libremente en el eje de salida y transmite la rotación, a través de un engranaje reductor, a una cuarta rueda dentada que está conectada rígidamente al eje de salida.
[0010] La US 2007/0275811 divulga un ensamblaje de transmisión automática mecánica interna para el cambio discreto de las proporciones de transmisión para el desplazamiento hacia adelante, que comprende una pluralidad de unidades de producción de proporciones de transmisión interconectables constituidas por casetes de transmisión planetaria dispuestos uno al lado del otro y que se pueden enganchar y desenganchar de forma concatenada uno al lado del otro en relación con una velocidad rotacional resultante de una entrada de par al ensamblaje de transmisión. Cada uno de los casetes de transmisión planetaria está diseñado para afectar a una proporción de transmisión con el fin de producir, de esta manera, una proporción de transmisión general sobre el ensamblaje de transmisión. La transmisión según la presente invención puede comprender, además, uno o más ensamblajes multiplicadores.
[0011] Por lo tanto, existe una necesidad sentida desde hace mucho tiempo de un accionamiento que elimine la confusión de decidir cuál es la proporción adecuada requerida para un terreno específico y proporcione una conducción suave, cómoda y fácil.
[0012] Todavía existe una necesidad sentida desde hace mucho tiempo de un accionamiento simple que se pueda aplicar a dispositivos de tracción humana, tales como bicicletas. Un accionamiento que determinaría la aplicación de la fuente de energía sobre la rueda motriz dependía de la velocidad angular de la rueda motriz que lleva la carga rotada. El dispositivo debería estar cerrado para ocultar el mecanismo básico, libre de mantenimiento y preferiblemente un "complemento" a la flota de bicicletas existente.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0013] Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de acoplamiento de transmisión automática para controlar la aplicación de una fuente de energía a una rueda motriz, donde el sistema comprende al menos dos conjuntos de engranajes, donde cada conjunto de engranajes está montado sobre al menos un disco intermedio conectado de forma giratoria a un pedalier muerto con uno o dos conjuntos de engranajes por disco intermedio; donde cada uno de los conjuntos de engranajes tiene:
a. una rueda de salida conectada a la fuente de energía y que gira en consecuencia; donde el diámetro de la rueda de salida está configurado para establecer la proporción de transmisión de la velocidad angular y el par aplicado a la rueda motriz; donde la rueda de emisión está montada sobre el pedalier muerto y colocada al lado del disco intermedio;
b. un módulo de acoplamiento de velocidad angular configurado para el acoplamiento y desacoplamiento automático de la rueda de salida con la rueda motriz;
donde las ruedas de salida tienen cada una un diámetro diferente, están configuradas para diferentes proporciones de transmisión de la velocidad angular y el par aplicado a la rueda motriz;
el al menos un disco intermedio está montado dentro de la rueda motriz, donde el perímetro externo del al menos un disco intermedio está en contacto parcial con el perímetro interno de la rueda motriz, por lo que el disco intermedio está acoplado con y es girado por la rueda motriz.
[0014] Módulo de acoplamiento de velocidad angular que comprende:
a. un engranaje de trinquete con al menos un diente; donde el engranaje de trinquete está unido firmemente a la rueda de emisión y gira en consecuencia;
b. al menos un conjunto de acoplamiento, que comprende: un trinquete y un peso; donde el trinquete está configurado para engancharse con el diente de trinquete; el conjunto de acoplamiento está unido de manera pivotante por un soporte de pivote en el disco intermedio y gira en consecuencia;
c. al menos un resorte de pandeo, fijado entre el disco intermedio y el peso;
donde el resorte de pandeo está configurado para evitar el enganche del trinquete con el diente de trinquete, hasta que la fuerza centrífuga del peso, causada por la velocidad angular del disco intermedio, produzca el resorte de pandeo, pivote el conjunto de acoplamiento y permita el enganche del trinquete con el diente de trinquete, de manera que la potencia de la fuente de energía se transforma a través de la rueda de salida y el disco intermedio a la rueda motriz;
donde la carga del peso y la constante de resorte K de sus correspondientes resortes de pandeo están correlacionados con la velocidad angular del disco intermedio requerido para el acoplamiento de la rueda de salida con la rueda motriz a través del disco intermedio;
cuando la velocidad angular de la rueda motriz es mayor que el conjunto de engranajes, el disco intermedio gira más rápido que la rueda de salida, por lo tanto, el trinquete se separa del diente de trinquete y se desliza sobre la parte posterior del diente de trinquete, de manera que la rueda de salida se desacopla del disco intermedio y la rueda motriz;
cuando la velocidad angular de la rueda motriz disminuye, el peso ya no ejerce suficiente fuerza centrífuga para vencer el resorte de pandeo, de manera que el resorte de pandeo presiona y separa el trinquete del acoplamiento del diente de trinquete;
donde dicha constante de resorte K es tal que el resorte (260) aplica una fuerza constante, hasta que cede, luego el resorte (260) está configurado para convertirse en una suspensión de ballesta flexible con una constante de resorte K2; de manera que el enganche entre dichos trinquetes (275) y dichos dientes de trinquete (235) sea brusco. En consecuencia, el acoplamiento se produce a una velocidad angular mayor que la velocidad angular del desacoplamiento. El acoplamiento y el desacoplamiento están configurados con histéresis entre ellos.
[0015] En una forma de realización, se proporciona el sistema tal y como se ha definido anteriormente, donde el peso del conjunto de engranajes que tiene la rueda de salida con el diámetro más grande, es más ligero que su trinquete asociado, y el resorte está configurado para mantener el trinquete enganchado con el diente de trinquete, como una opción predeterminada hasta que la velocidad angular de la rueda motriz sea mayor que la del conjunto de engranajes, el disco intermedio gira más rápido que la rueda de salida, en consecuencia, el trinquete se separa del diente de trinquete y se desliza sobre la parte posterior del diente de trinquete, de manera que la rueda de salida se desacopla del disco intermedio y la rueda motriz.
[0016] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde el módulo de acoplamiento de velocidad angular comprende dos de los conjuntos de acoplamiento; el módulo de acoplamiento de velocidad angular también comprende dos varillas de conexión, donde cada una de las varillas de conexión está conectada en el primer extremo al trinquete y en el segundo extremo al siguiente peso; donde las varillas de conexión están configuradas para equilibrar y sincronizar el acoplamiento y desacoplamiento de los dos trinquetes con los dientes de trinquete.
[0017] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde el resorte es un mecanismo en el que el comportamiento del mecanismo responde a los requisitos de umbral e histéresis.
[0018] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde el módulo de acoplamiento de velocidad angular comprende dos de los conjuntos de acoplamiento; el módulo de acoplamiento de velocidad angular comprende, además, dos varillas de conexión, donde cada una de las varillas de conexión está conectada en el primer extremo al trinquete y en el segundo extremo, al siguiente peso; donde las varillas de conexión están configuradas para equilibrar y sincronizar el acoplamiento y el desacoplamiento de los dos trinquetes con los dientes de trinquete.
[0019] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde el resorte es un mecanismo en el que el comportamiento del mecanismo responde a los requisitos de umbral e histéresis.
[0020] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde la rueda de salida es una rueda dentada configurada para unirse a una cadena giratoria, o en el que la rueda de salida es una rueda de correa configurada para unirse a una correa giratoria, o donde la rueda de salida es una rueda dentada configurada para unirse a una correa de distribución giratoria.
[0021] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde los dos conjuntos de engranajes están montados a lo largo de ambos lados de un solo disco intermedio y en su pedalier muerto, o donde el perímetro externo del disco intermedio comprende dientes de piñón y el perímetro interno de la rueda motriz comprende muescas configuradas para engancharse con los dientes de piñón del disco intermedio, de manera que el disco intermedio es girado por la rueda motriz, o donde el disco intermedio y la rueda motriz están configurados como un engranaje planetario y un engranaje interno, respectivamente, que comprenden, además, un engranaje planetario; por lo que el disco intermedio es girado por la rueda motriz.
[0022] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal como se ha definido anteriormente, donde el sistema está configurado para integrarse en un vehículo seleccionado del grupo que consiste en: bicicletas, triciclos, vehículos de cuatro ruedas de tracción humana, barcos de pedales, avionetas impulsadas por pedales o vehículos motorizados.
[0023] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde los trinquetes comprenden una almohadilla elastomérica configurada para suavizar el acoplamiento, para reducir el desgaste de los trinquetes y los dientes de trinquete y para equilibrar la transmisión de potencia entre la pluralidad de dientes de trinquete.
[0024] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal como se ha definido anteriormente, donde la fuente de energía se selecciona de entre un grupo que consiste en: manivela giratoria y motor giratorio.
[0025] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, que comprende, además, una rueda intermedia, situada en el pedalier muerto y conectada a la rueda motriz, por lo que gira con la misma velocidad angular; donde la rueda intermedia está configurada para alojar el al menos un disco intermedio de manera que el perímetro externo del al menos un disco intermedio esté en contacto parcial con el perímetro interno de la rueda intermedia en vez del perímetro interno de la rueda motriz.
[0026] En otra forma de realización, se proporciona el sistema, tal y como se ha definido anteriormente, donde la rueda intermedia está conectada a la rueda motriz mediante una pluralidad de radios.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0027] Para entender la invención y ver cómo se puede implementar en la práctica, ahora se describirán una pluralidad de formas de realización, solo a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
La figura 1: divulga una vista general del sistema de transmisión automática para controlar la aplicación de una fuente de energía sobre una rueda motriz;
La figura 2: divulga una vista detallada del sistema de transmisión automática;
La figura 3: divulga una vista en perspectiva detallada del sistema de transmisión automática; y
La figura 4: divulga una vista general de una forma de realización de la transmisión automática.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS
[0028] La presente invención proporciona un accionamiento ecológico, automático y fácil de usar, que es una transmisión de potencia a maquinaria, configurado para bicicletas, triciclos, vehículos ligeros de cuatro ruedas de tracción humana, barcos de pedales y también se pueden integrar en avionetas impulsadas por pedales. El accionamiento también se puede incorporar fácilmente en vehículos motorizados, sin embargo, en tal caso, se requieren algunas adaptaciones, ya que, normalmente, ambos sistemas ocupan el mismo buje, lo que aprovecha al máximo la invención.
[0029] La presente invención proporciona un sistema de acoplamiento automático para controlar la aplicación de una fuente de energía en una rueda motriz [110]. El sistema [100] que comprende al menos dos conjuntos de engranajes [200]. Cada conjunto de engranajes [200] está montado sobre al menos un disco intermedio [120] conectado de forma giratoria a un pedalier muerto [210]. El disco intermedio [120] mencionado está montado sobre un pedalier muerto [210], con el un o dos conjuntos de engranajes [200], donde cada uno está montado en un lado diferente. Cada uno de los conjuntos de engranajes [200] tiene:
a. una rueda de salida [130] acoplada mecánicamente a una fuente de energía giratoria [160] y que gira en consecuencia; donde el diámetro de la rueda de salida [130] está configurado para ajustar la proporción de transmisión para la velocidad angular y el par aplicado a la rueda motriz [110]; donde la rueda de salida [130] está montada sobre el pedalier muerto [210] y está colocada al lado del disco intermedio [120];
b. un módulo de acoplamiento de velocidad angular [205] configurado para el acoplamiento y desacoplamiento automáticos de la rueda de salida [130] con la rueda motriz [110].
[0030] En el caso de más de una rueda de salida [130], cada una tiene un diámetro diferente, está configurada para una proporción de transmisión diferente de la velocidad angular y el par aplicado a la rueda motriz [110].
[0031] El al menos un disco intermedio [120] está montado dentro de la rueda motriz [110], donde el perímetro externo [121] del al menos un disco intermedio [120] está en contacto parcial con el perímetro interno [111] de la rueda motriz [110], de manera que el disco intermedio [120] está acoplado con y es girado por la rueda motriz [110]. La proporción del acoplamiento representa la proporción de transmisión final. Cuando hay más de un disco intermedio, todos giran en sincronía. Uno impulsa la rueda motriz y los otros son impulsados por ella.
[0032] Cada uno de los módulos de acoplamiento de velocidad angular [205] está configurado para el acoplamiento y desacoplamiento en correlación con la velocidad angular del disco intermedio [120]. El acoplamiento depende únicamente de una velocidad angular predefinida de la rueda motriz. Cada uno de los módulos de acoplamiento de velocidad angular está asociado a la aplicación de diferentes proporciones de transmisión de la velocidad angular y el par a la rueda motriz.
[0033] Según una forma de realización preferida, el módulo de acoplamiento de velocidad angular [205] comprende:
a. un engranaje de trinquete [230] con al menos un diente [235]; donde el engranaje de trinquete [230] está unido firmemente a la rueda de salida [130] y gira en consecuencia;
b. al menos un conjunto de acoplamiento [270], que comprende: un trinquete [275] y un peso [276]; donde el trinquete [275] está configurado para engancharse con el diente de trinquete [235]; el conjunto de acoplamiento [270] está unido de manera pivotante mediante un soporte de pivote [280] al disco intermedio [120] y gira en consecuencia;
c. al menos un resorte de pandeo [260], fijado entre el disco intermedio [120] y el peso [276].
[0034] El resorte de pandeo [260] está configurado para evitar el enganche del trinquete [275] con el diente de trinquete [235], hasta que la fuerza centrífuga del peso [276], causada por la velocidad angular del disco intermedio [120], produzca el resorte de pandeo [260], gire el conjunto de acoplamiento [270] y permita el enganche del trinquete [275] con el diente de trinquete [235], de manera que la potencia de la fuente de energía [160] es transformada a través de la rueda de salida [130] y el disco intermedio [120] a la rueda motriz [110].
[0035] El resorte de pandeo se comporta como un resorte de fuerza constante: debido a la constante de resorte K relativamente alta y al hecho de que, después de una pequeña desviación, el resorte se pandea (cede) y cambia su comportamiento al de un resorte de compresión, que presenta un coeficiente de resorte mucho más bajo.
[0036] La carga del peso [276] y la fuerza casi constante F de sus correspondientes resortes de pandeo [260] están correlacionadas con la velocidad angular de la rueda motriz requerida para el acoplamiento de la rueda de salida [130] con la rueda motriz a través del disco intermedio [120].
[0037] Cuando la velocidad angular de la rueda motriz [120] es superior a la de la velocidad angular del conjunto de engranajes [200], el disco intermedio [120] gira más rápido que la rueda de salida [130]; en consecuencia, el trinquete [275] se separa del diente de trinquete [235] y se desliza sobre la parte posterior redondeada [236] del diente de trinquete [235], de manera que la rueda de salida [130] se desacopla del disco intermedio [120] y de la rueda motriz [110].
[0038] Alternativamente, cuando la velocidad angular de la rueda motriz [120] disminuye, el peso [246] ya no ejerce suficiente fuerza centrífuga para superar el resorte de pandeo [260] (que ahora se comporta como un resorte de compresión), de manera que el resorte de pandeo [260] empuja y separa el trinquete [275] de enganchar el diente de trinquete [235]. Esto ocurre a una velocidad angular más baja de la rueda motriz, por lo que se logra la histéresis.
[0039] Según otra forma de realización, un conjunto de acoplamiento tiene un peso cero [335] del conjunto de acoplamiento [270] de la rueda de salida [131], que tiene el diámetro más grande, es más ligero que el trinquete [330], y un resorte de compresión [320] está configurado para mantener el trinquete [330] enganchado con el diente de trinquete [235], como una opción predeterminada. Cuando se acopla el módulo de acoplamiento de velocidad angular con una proporción de velocidad más alta, la velocidad angular de la rueda motriz [120] es mayor que la del conjunto de engranajes [200], y el disco intermedio [120] gira más rápido que la rueda de salida [130]; en consecuencia, el trinquete [275] se separa del diente de trinquete [235] y se desliza sobre la parte posterior [236] del diente de trinquete [235], de modo que la rueda de salida [130] se desengancha temporalmente del disco intermedio [120] y la rueda motriz [110].
[0040] Según otra forma de realización, la constante de resorte K del resorte de pandeo [260] es relativamente alta; por lo tanto, el movimiento del resorte [260] para cada consideración práctica aplica una fuerza constante, hasta que cede, luego el resorte [260] está configurado para convertirse en una suspensión de ballesta flexible con una constante de resorte K relativamente baja; de manera que el acoplamiento entre los trinquetes [275] y los dientes de trinquete [235] sea brusco; en consecuencia, el acoplamiento se produce a una velocidad angular mayor que la velocidad angular del desacoplamiento; donde el acoplamiento y desacoplamiento están configurados con histéresis entre ellos.
[0041] Según otra forma de realización, el resorte [320] es un mecanismo configurado para requisitos predeterminados de umbral e histéresis
[0042] Según otra forma de realización, el módulo de acoplamiento de velocidad angular [205] comprende dos o más conjuntos de acoplamiento [270] y, además, dos varillas de conexión [510]. Cada una de las varillas de conexión [510] está conectada en el primer extremo al trinquete [275] y en el segundo extremo al siguiente peso [276]. Las varillas de conexión [510] se colocan para equilibrar y sincronizar el acoplamiento y desacoplamiento de los dos o más trinquetes [275] con los dientes de trinquete [235].
[0043] Según otra forma de realización, el resorte [320] es un resorte de compresión. Según otra forma de realización, la rueda de salida [130] es una rueda dentada configurada para unirse a una cadena giratoria [140].
[0044] Según otra forma de realización, la rueda de salida [130] es una rueda de correa configurada para unirse a una correa giratoria [141]. Según otra forma de realización, la rueda de salida [130] es una rueda dentada configurada para unirse a una correa de distribución giratoria.
[0045] Según otra forma de realización, la rueda de salida [130] es una rueda de engranaje recto configurada para acoplarse con otro engranaje recto accionado directamente por la fuente de energía.
[0046] Según otra forma de realización, el perímetro externo [121] del disco intermedio [120] comprende dientes de piñón [122] y el perímetro interno [111] de la rueda motriz comprende muescas [112] configuradas para engancharse con los dientes de piñón del disco intermedio [111], de manera que el disco intermedio [120] es girado por la rueda motriz [110].
[0047] Según otra forma de realización, el disco intermedio [120] y la rueda motriz están configurados como un engranaje planetario y un engranaje interno, respectivamente, que comprenden, además, un engranaje planetario; por lo tanto, el disco intermedio [120] es girado por la rueda motriz [110].
[0048] Según otra forma de realización, el sistema está configurado para integrarse en un vehículo seleccionado del grupo que consiste en: bicicletas, triciclos, vehículos de cuatro ruedas de tracción humana, barcos de pedales, avionetas propulsadas por pedales o vehículos motorizados.
[0049] Según otra forma de realización, los trinquetes [275,330] comprenden una almohadilla elastomérica [277] configurada para suavizar el acoplamiento, para reducir el desgaste de los trinquetes [275,330] y los dientes de trinquete [235] y para equilibrar la transmisión de potencia entre la pluralidad de dientes de trinquete [235].
[0050] Según otra forma de realización, el pedalier muerto [210] se reemplaza por un eje giratorio; el eje giratorio está fijado al disco intermedio [120] y gira en consecuencia.
[0051] Según otra forma de realización, el sistema está configurado sin la rueda motriz y donde una carga de salida está acoplada al eje giratorio, por lo que el eje giratorio la hace girar; la carga de salida se selecciona de un grupo que consiste en: una rueda, una rueda de pedales de un barco de pedales, un generador doméstico o cualquier aplicación en la que un ser humano sirva como la fuerza motriz y se requiera un engranaje.
[0052] Según otra forma de realización, la fuente de energía [160] se selecciona de entre: manivela giratoria y motor giratorio.
[0053] Según una forma de realización preferida, el sistema [100] comprende, además, una rueda intermedia [115], situada en el pedalier muerto [210] y conectada a la rueda motriz, por lo que gira con la misma velocidad angular; la rueda intermedia [115] configurada para alojar el al menos un disco intermedio [120] de manera que el perímetro externo [121] del al menos un disco intermedio [120] esté en contacto parcial con el perímetro interno de la rueda intermedia [115] en vez del perímetro interno [111] de la rueda motriz [110].
[0054] La rueda intermedia [115], junto con las paredes laterales giratorias, construyen un buje cerrado en el que reside toda la transmisión.
[0055] Según otra forma de realización, la rueda intermedia [115] está conectada a la rueda motriz mediante una pluralidad de radios [163].
[0056] Ahora se hace referencia a la figura 1, que demuestra el sistema de transmisión automática [100] para controlar la aplicación de la velocidad angular y el par en la rueda motriz [110]. Como se muestra, dos discos intermedios [120], están montados sobre pedaliers muertos [210], con un conjunto de engranajes [200] para cada uno. La fuente de energía [160] mostrada en la figura 1 es una manivela de paleta de bicicleta.
[0057] La figura 1 muestra, además, los conjuntos de engranajes [200], que tienen:
a. una rueda de salida [130] conectada a la fuente de energía [160] y que gira en consecuencia; donde la rueda de salida [130] está montada sobre el pedalier muerto [210] y está colocada al lado del disco intermedio [120];
b. un módulo de acoplamiento de velocidad angular [205] configurado para el acoplamiento y desacoplamiento automáticos de la rueda de salida [130] con la rueda motriz [110].
[0058] Como se muestra, el disco intermedio [120] está montado dentro de la rueda motriz [110], donde el perímetro externo [121] del disco intermedio [120] está en contacto parcial con el perímetro interno [111] de dicha rueda motriz [110], por lo que el disco intermedio [120] está acoplado con y es girado por la rueda motriz [110].
[0059] Ahora se hace referencia a las figuras 2 y 3 que describen una forma de realización preferida en la que el módulo de acoplamiento de velocidad angular [205] comprende:
a. un engranaje de trinquete [230] con dos dientes [235] (uno está oculto); donde el engranaje de trinquete [230] está unido firmemente a la rueda de salida [130] y gira en consecuencia;
b. dos conjuntos de acoplamiento [270], donde cada uno comprende: un trinquete [275] y un peso [276]; donde los trinquetes [275] están configurados cada engancharse con el diente de trinquete [235]; donde el conjunto de acoplamiento [270] está unido de manera pivotante mediante un soporte de pivote [280] al disco intermedio [120] y gira en consecuencia;
c. al menos un resorte de pandeo [260], fijado entre el disco intermedio [120] y el peso [276].
[0060] El resorte de pandeo [260], como en este ejemplo, está configurado para evitar el enganche del trinquete [275] con el diente de trinquete [235], hasta que la fuerza centrífuga del peso [276], causada por la velocidad angular del disco intermedio [120], produzca el resorte de pandeo [260], gire el conjunto de acoplamiento [270] y permita el enganche del trinquete [275] con el diente de trinquete [235], de manera que la potencia de la fuente de energía [160] se transforma a través de la rueda de salida [130] y el disco intermedio [120] a la rueda motriz [110].
[0061] La carga del peso [276] y la fuerza constante F de sus correspondientes resortes de pandeo [260] están correlacionadas con la velocidad angular del disco intermedio [120] requerido para el acoplamiento de la rueda de salida [130] con la rueda motriz a través del disco intermedio [120].
[0062] Cuando la velocidad angular de la rueda motriz [120] es mayor que la velocidad angular del conjunto de engranajes [200], el disco intermedio [120] gira más rápido que la rueda de salida [130]; en consecuencia, el trinquete [275] se separa del diente de trinquete [235] y se desliza sobre la parte posterior redondeada [236] del diente de trinquete [235], de manera que la rueda de salida [130] se desacopla del disco intermedio [120] y de la rueda motriz [110].
[0063] Alternativamente, cuando la velocidad angular de la rueda motriz [120] disminuye, el peso [246] ya no ejerce suficiente fuerza centrífuga para vencer la suspensión de ballesta [260], de manera que la suspensión de ballesta [260] empuja y separa el trinquete [275] del enganche del diente de trinquete [235].
[0064] Según otra forma de realización, el peso [335] del conjunto de acoplamiento [271] de la rueda de salida [131], que tiene el diámetro más grande, es más ligero que el trinquete [330], y el resorte [320] está configurado para mantener el trinquete [330] acoplado con el diente de trinquete [235], como una opción predeterminada, hasta que se enganche un módulo de acoplamiento de velocidad angular con una proporción de velocidad más alta y la velocidad angular de la rueda motriz [120] sea mayor que la del conjunto de engranajes [200], cuando el disco intermedio [120] gira más rápido que la rueda de salida [130]; en consecuencia, el trinquete [275] se separa del diente de trinquete [235] y se desliza sobre la parte posterior [236] del diente de trinquete [235], de manera que la rueda de salida [130] se desacopla temporalmente del disco intermedio [120] y la rueda motriz [110].
[0065] Las figuras 2 y 3 describen, además, un ejemplo detallado de algunas de las formas de realización de la presente invención que incluyen dos construcciones de soporte [400] situadas a ambos lados del buje de la rueda motriz, con transportadores de movimiento [410] configurados para correlacionarse entre ellos. La construcción de soporte [400] está configurada para llevar el al menos un disco intermedio [120], en este ejemplo, dos discos intermedios [120]. Las figuras 2a y 3 muestran, además, dos conjuntos de engranajes [200,300], donde el conjunto de engranajes izquierdo [300] abarca la rueda de salida más grande [131] y, por lo tanto, muestra el resorte [320] configurado para mantener el trinquete [330] acoplado con el diente de trinquete [235], como una opción predeterminada, hasta que la velocidad angular de la rueda motriz [120] sea mayor que la del conjunto de engranajes [200].
[0066] Ahora se hace referencia a la figura 4, que describe otra forma de realización en la que el sistema [100] comprende, además, una rueda intermedia [115], situada en el pedalier muerto [210] y conectada a la rueda motriz, por lo que gira con la misma velocidad angular. La rueda intermedia [115] está configurada para alojar el al menos un disco intermedio [120], de manera que el perímetro externo [121] del al menos un disco intermedio [120] está en contacto parcial con el perímetro interno de la rueda de mediación [115] en vez del perímetro interno [111] de la rueda motriz [110]. Según otra forma de realización, la rueda intermedia [115] está conectada a la rueda motriz por una pluralidad de radios [163]. Otra forma de realización descrita por la figura 4 es el buje cerrado que encapsula toda la transmisión.
[0067] Ahora se hace referencia a la figura 5, que describe los métodos de acoplamiento y desacoplamiento para la transmisión automática. Al principio [610], la rueda de salida con el 1er diámetro más grande se engancha como opción predeterminada. En el siguiente paso [620], a medida que la rueda motriz está rotando rápido, la fuerza centrífuga acoplada tras los pesos se engancha a la (2a) rueda de salida más grande que fluye, mediante el acoplamiento de los trinquetes con los dientes del engranaje de trinquete. Los trinquetes de la rueda de salida más grandes se deslizan entonces sobre la parte posterior redondeada de los dientes del engranaje de trinquete. En los siguientes pasos [630], la rueda motriz puede incluso girar más rápido, de manera que la fuerza centrífuga engancha la Nenésima rueda de salida más grande con la rueda motriz y desengancha la rueda de salida (N-1)enésima. Una vez que la rueda motriz está desacelerando [640], el debilitamiento de la fuerza centrífuga desconecta la Nenésima rueda de salida más grande, y engancha la rueda de salida (N-1)enésima. Finalmente, en el último paso [650], una vez que la rueda motriz es lo suficientemente lenta, el debilitamiento de la fuerza centrífuga desconecta la 2a rueda de salida más grande y se acopla la opción predeterminada.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de acoplamiento de transmisión automática (100) para controlar la aplicación de una fuente de energía (160) en una rueda motriz (110), donde dicho sistema comprende al menos dos conjuntos de engranajes (200); donde cada conjunto de engranajes está montado sobre al menos un disco intermedio (120) conectado de manera giratoria a un pedalier muerto (210); donde cada uno de dichos conjuntos de engranaje (200) tiene:
a. una rueda de salida (130) conectada a dicha fuente de energía (160) y que gira en consecuencia; donde el diámetro de dicha rueda de salida (130) está configurado para ajustar la proporción de transmisión de la velocidad angular y el par aplicado a dicha rueda motriz (110); donde dicha rueda de salida (130) está montada sobre dicho pedalier muerto (210) y colocada al lado de dicho disco intermedio (120);
b. un módulo de acoplamiento de velocidad angular (205) configurado para el acoplamiento y el desacoplamiento automáticos de dicha rueda de salida (130) con dicha rueda motriz (110);
donde cada una de dichas ruedas de salida (130) tiene un diámetro diferente, configuradas para dicha proporción de transmisión de dicha velocidad angular y dicho par que se va a aplicar a dicha rueda motriz (110);
donde dicho al menos un disco intermedio (120) está montado dentro de dicha rueda motriz (110), donde el perímetro externo (121) de dicho al menos un disco intermedio (120) está en contacto con el perímetro interno (111) de dicha rueda motriz (110), por lo que dicho disco intermedio (120) está acoplado con y es girado por dicha rueda motriz (110);
donde dicho módulo de acoplamiento de velocidad angular (205) comprende:
a. un engranaje de trinquete (230) con al menos un diente (235); donde dicho engranaje de trinquete (230) está unido firmemente a dicha rueda de salida (130) y gira en consecuencia;
b. al menos un conjunto de acoplamiento (270), que comprende: un trinquete (275) y un peso (276); donde dicho trinquete (275) está configurado para engancharse con dicho diente de trinquete (235); donde dicho conjunto de acoplamiento (270) está unido de manera pivotante por un soporte de pivote (280) a dicho disco intermedio (120) y gira en consecuencia;
c. al menos un resorte de pandeo (260), fijado entre dicho disco intermedio (120) y dicho peso (276);
donde dicho resorte de pandeo (260) está configurado para evitar el enganche de dicho trinquete (275) con dicho diente de trinquete (235), hasta que la fuerza centrífuga de dicho peso (276), causada por dicha velocidad angular de dicho disco intermedio (120), hace que dicho resorte de pandeo (260) ceda, pivote dicho conjunto de acoplamiento (270) y permita dicho enganche de dicho trinquete (275) con dicho diente de trinquete (235), de manera que la potencia de dicha fuente de energía (160) se transforme a través de dicha rueda de salida (130) y dicho disco intermedio (120) a dicha rueda motriz (110);
donde la carga de dicho peso (276) y la constante de resorte K de sus correspondientes resortes de pandeo (260) están correlacionadas con la velocidad angular de dicho disco intermedio (120) requerido para dicho enganche de dicha rueda de salida (130) con dicha rueda motriz (110) a través de dicho disco intermedio (120);
cuando la velocidad angular de dicha rueda motriz (120) es mayor que la de dichos conjuntos de engranajes (200), dicho disco intermedio (120) gira más rápido que dicha rueda de salida (130); en consecuencia, dicho trinquete (275) se separa de dicho diente de trinquete (235) y se desliza sobre la parte posterior (236) de dicho diente de trinquete (235), de manera que dicha rueda de salida (130) se desacopla de dicho disco intermedio (120) y dicha rueda motriz (110);
cuando la velocidad angular de dicha rueda motriz (120) disminuye, dicho peso (246) ya no ejerce dicha fuerza centrífuga lo suficiente para vencer dicho resorte de pandeo (260), de manera que dicho resorte de pandeo (260) empuja y separa dicho trinquete (275) del enganche de dicho diente de trinquete (235); caracterizado por el hecho de que dicha constante de resorte K de dicho resorte de pandeo (260) es tal que dicho resorte (260) aplica una fuerza constante, hasta que cede, entonces dicho resorte (260) está configurado para convertirse en una suspensión de ballesta flexible con una constante de resorte K2; de manera que dicho enganche entre dichos trinquetes (275) y dichos dientes de trinquete (235) sea brusco; en consecuencia, dicho acoplamiento se produce a una velocidad angular mayor que la velocidad angular de dicho desacoplamiento; el acoplamiento y dicho desacoplamiento están configurados con una histéresis entre ellos.
2. Sistema (100) según la reivindicación 1, donde dicho peso (335), de dicho conjunto de engranajes (300) que tiene dicha rueda de salida (131) con el diámetro más grande, es más ligero que dicho trinquete asociado (330), y dicho resorte (320) está configurado para mantener dicho trinquete (330) acoplado con dicho diente de trinquete (235), como una opción predeterminada, hasta que la velocidad angular de dicha rueda motriz (120) sea mayor que la de dichos conjuntos de engranajes (200), dicho disco intermedio (120) gire más rápido que dicha rueda de salida (130); en consecuencia, dicho trinquete (275) se separa de dicho diente de trinquete (235) y se desliza sobre la parte posterior (236) de dicho diente de trinquete (235), de manera que dicha rueda de salida (130) se desacopla de dicho disco intermedio (120) y dicha rueda motriz (110).
3. Sistema (100) según las reivindicaciones 1 o 2, donde dicho módulo de acoplamiento de velocidad angular (205) comprende dos dichos conjuntos de acoplamiento (270); donde dicho módulo de acoplamiento de velocidad angular comprende, además, dos varillas de conexión (510), donde cada una de dichas varillas de conexión (510) está conectada en el primer extremo a dicho trinquete (275) y en el segundo extremo a dicho siguiente peso (276); donde dichas varillas de conexión (510) están configuradas para equilibrar y sincronizar dicho acoplamiento y dicho desacoplamiento de dichos dos trinquetes (275) con dichos dientes de trinquete (235).
4. Sistema (100) según la reivindicación 2, donde dicho resorte (320) es un mecanismo configurado para requisitos predeterminados de umbral e histéresis.
5. Sistema (100) según la reivindicación 1, donde al menos uno de los siguientes es verdadero:
a. dicha rueda de salida (130) es una rueda dentada configurada para unirse a una cadena giratoria (140); b. dicha rueda de salida (130) es una rueda de correa configurada para unirse a una correa giratoria (141); y c. dicha rueda de salida (130) es una rueda dentada configurada para unirse a una correa de distribución giratoria.
6. Sistema (100) según la reivindicación 1, donde al menos uno de los siguientes es verdadero:
a. dos de dichos conjuntos de engranajes (200) están montados a lo largo de ambos lados de un único dicho disco intermedio (120) y sobre su dicho pedalier muerto (210);
b. dicho perímetro externo (121) de dicho disco intermedio (120) comprende dientes de piñón (122) y dicho perímetro interno (111) de dicha rueda motriz comprende muescas (112) configuradas para engancharse con dichos dientes de piñón (111) del disco intermedio, de manera que dicho disco intermedio (120) es girado por dicha rueda motriz (110);
c. dicho disco intermedio (120) y dicha rueda motriz están configurados como un engranaje planetario y un engranaje interno, respectivamente, que comprenden, además, un engranaje planetario; por lo que dicho disco intermedio (120) es girado por dicha rueda motriz (110).
7. Sistema (100) según la reivindicación 1, donde dicho sistema está configurado para integrarse en un vehículo seleccionado del grupo que consiste en: bicicletas, triciclos, vehículos de cuatro ruedas de tracción humana, barcos de pedales, avionetas propulsadas por pedales o vehículos motorizados.
8. Sistema (100) según la reivindicación 1, donde dichos trinquetes (275,330) comprenden una almohadilla elastomérica (277) configurada para debilitar de dicho acoplamiento, para reducir el desgaste de dichos trinquetes (275,330) y dichos dientes de trinquete (235) y para equilibrar la transmisión de potencia entre dicha pluralidad de dientes de trinquete (235).
9. Sistema (100) según la reivindicación 1, donde dicha fuente de energía (160) se selecciona de entre un grupo que consiste en: manivela giratoria y motor giratorio.
10. Sistema (100) según la reivindicación 1, que comprende, además, una rueda intermedia (115), situada en dicho pedalier muerto (210) y está conectada a dicha rueda motriz, por lo que gira con la misma velocidad angular; donde dicha rueda intermedia (115) está configurada para alojar dicho al menos un disco intermedio (120), de manera que dicho perímetro externo (121) de dicho al menos un disco intermedio (120) está en contacto parcial con el perímetro interno de dicha rueda intermedia (115) en vez de dicho perímetro interno (111) de dicha rueda motriz (110).
11. Sistema (100) según la reivindicación 10, donde dicha rueda intermedia (115) está conectada a dicha rueda motriz por una pluralidad de radios (163).
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