MXPA99009743A - Transmision continuamente variable de tipo de banda de multiples escalas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una transmisión continuamente variable de múltiples etapas que comprende:una flecha de entrada (32) para conexión para recibir potencia de entrada desde un motor;una flecha de salida (52) para conexión para suministrar potencia de salida a una carga;una unidad de transmisión de tipo de banda (22) que tiene una entrada (24) acoplada a la flecha de entrada y una salida (26) de regímenes de velocidad continuamente variables producidas mediante la fracción de la unidad de transmisión entre limites de regímenes de velocidad superior e inferior;un sistema de engranes (28) que incluye una primera entrada (30) acoplada a la flecha de entrada, una segunda entrada (34) acoplada a la salida de la unidad de transmisión, una salida (36) acoplada al flecha de salida, y una pluralidad de conjuntos de engranes para trasmitir flujo de potencia a través del sistema de engranes entre las primera y segunda entradas y la salida;y medios de cambio que incluyen elementos de cambio para actuar selectivamente sobre los elementos de engrane de los conjuntos de engrane para alterar el flujo de potencia a través del sistema de engrane y la unidad de transmisión;en donde los medios de cambio producen velocidades continuamente variables en la flecha de salida en respuesta a la fricción de la unidad de transmisión dentro de cada una de por lo menos primera, segunda y tercera escalas de velocidad hacia delante, caracterizada porque los medios de cambio incluyen un primer elemento de cambio (CL1) para actuar sobre un primer elemento de engrane (R3) del sistema de engrane (28) para cambiar a una escala de velocidad de viaje regenerativo, en donde la velocidad en la flecha de salida es inversamente dependiente de régimen de velocidad de la unidad de transmisión dentro de la escala de velocidad de viaje regenerativo que es la tercera escala de velocidad hacia delante, de manera que la aceleración dentro de la escala de velocidad de viaje regenerativo se logra a través de la fricción descendente de la transmisión hacia el límite de régimen de velocidad interior.

Description

TRANSM ISIÓN CONTINUAM ENTE VARIABLE DE TIPO DE BANDA DE MÚLTIPLES ESCALAS ANTECE DENTE DE LA I NVENC IÓN Campo de la I nvención La presente i nvención se refiere a una transmisión continuamente variable de tipo de banda de múltiples escalas . Más particularmente, la invención se refiere a una transmisión continuamente variable de tipo de banda de múltiples escalas adecuada para la aplicación en trenes de impulsión automotrices. Descripción de la Técnica Relacionada Durante años, se han diseñado muchos sistemas de transmisión de vehículos para utilizar una transmisión continuamente variable de tipo de banda (TCV de ti po de banda) m ultiplicando el par de torsión del motor para acelerar u n veh ícu lo deten ido puesto en marcha a una velocidad de trayectoria máxi ma . La TCV de tipo de banda originada con banda de compresión de metal segmentado concebido hace años por el Dr. H ub Van Doorne de Netherlands y actualmente siendo aplicada en accesorios automotrices de peso ligero . Sin embargo , la mayoría de TCV de tipo de banda son transmisiones de escala de u na sola proporción , que son adecuadas únicamente para vehículos de aproximadamente 100 kW de capacidad . Además, los TCV de ti po de banda tienen otras lim itaciones que requieren complejidad agregada para su adaptación en aplicaciones de transmisión automotriz. Primero , las TCV de tipo de banda no proveen una transmisión neutra, es decir, régimen de velocidad de 0:1, debido a sus requerimientos mínimos de polea. Por lo tanto, un dispositivo desconectado tal como un embrague, puede instalarse entre el motor y la transmisión con el fin de lograr un estado neutro. El embrague después se acopla gradualmente para acelerar lentamente el vehículo parado puesto en marcha. También, un dispositivo de acoplamiento de fluido puede instalarse entre el motor y la TCV de tipo de banda para asegurar la aceleración de arranque y, si un convertidor de par de torsión se utiliza para incrementar el par de torsión de la puesta en marcha. Secundariamente, las TCV de tipo de banda no tienen capacidad de salida inversa. Por lo tanto, un compuesto de conjunto de engranes planetarios con un freno de engrane de anillos con frecuencia se instala entre el motor a la TCV para invertir la dirección de rotación de salida de la TCV, invirtiendo la dirección de rotación de salida de TCV. Además, las TCV de tipo de banda generalmente tienen una capacidad de régimen de velocidad de salida alta. Por ejemplo, el régimen de velocidad de salida de las TCV de tipo de banda puede variar aproximadamente de 1:0.4 a 1:2.5. Sin embargo, el régimen de velocidad máxima de la salida de transmisión para automóviles raramente excede 1:1.5, la cual es una régimen de velocidad sobreimpulsada de 0.66:1. con el fin de acomodar y utilizar el potencial de régimen de velocidad de salida completa de las TCV de tipo de banda, una reducción de velocidad adicional necesaria para aplicar la salida de transmisión o para la impulsión final del vehículo para desempeño óptimo. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN El objetivo de la presente invención es proveer una transmisión automotriz mejorada que aprovecha las características de desempeño deseable de un TCV de tipo de banda, mientras supera las limitaciones de las mismas, incluyendo aquellas observadas antes. La TCV de tipo de banda de la presente invención es una TCV de tipo de banda de múltiples escalas que ventajosamente provee cambio de escala, sincrónico o casi sincrónico, junto con un flujo de potencia suave y no interrumpido del motor para impulsar las ruedas con el fin de lograr la aceleración del vehículo del reposo a la velocidad máxima. Una beneficio adicional de la transmisión de la presente invención es que el motor puede operarse continuamente en o cerca de su velocidad de salida más eficiente, sin tomar en cuenta la velocidad de salida de transmisión. Los objetivos y ventajas adicionales de la invención serán exhibidos más adelante en parte en la siguiente descripción y en parte serán obvias a partir de la descripción, o se pueden conocer por la práctica de la invención. Las ventajas y propósitos de la invención pueden realizar y lograr mediante los elementos y combinaciones particularmente señalados en las revalidaciones anexas. Para lograr las ventajas, y de acuerdo con los propósitos de la invención, como se modaliza y describe ampliamente en la presente, la invención comprende una transm isión continuamente variable de múltiples escalas para transmitir potencia a una carga de impulsión de un tractor principal . La transmisión continuamente variable de múltiples escalas comprende una flecha de entrada para la conexión que recibe la potencia de entrada de un motor, una flecha de salida para la conexión con el fin de sumi nistrar potencia de salida a una carga. U na unidad de transmisión de tipo de banda tiene un acoplamiento de entrada en la flecha de entrada y u na sal ida de reg ímenes de velocidad continuamente variables producidas mediante la fricción de la un idad de transmisión entre los l ímites de régi men de velocidad superior e i nferior. U n sistema de engranes incluye u na primera entrada acoplada a la flecha de entrada, una segu nda entrada acoplada a la salida de la unidad de transmisión y la salida acoplada a la flecha de salida y una pluralidad de conjuntos de engrane para transmitir el fl ujo de potencia a través del sistema de engranes entre las primera y segunda entradas y las salidas . Los medios de cambio incl uyen elementos de cambio para actuar selectivamente sobre los elementos de eng ranes de los conjuntos de engranes para alterar el flujo de potencia a través del sistema de engrane y la u nidad de transmisión y el cambio de la transmisión entre múltiples escalas , cada uno capaz de producir velocidades conti nuamente variables sobre la flecha de salida en respuesta a la fricción de la unidad de transm isión . Se deberá entender que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detal lada son i lustrativas y explicativas únicamente y no restringen la invención, como se reclama. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos anexos, que se incorporan en, y constituyen una parte de esta especificación, ilustran varias modalidades de la invención y junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos, La Figura 1, es una vista lateral de un automóvil, TCV de tipo de banda de múltiples escalas de acuerdo con una modalidad preferida de la invención; La Figura 2, es un diagrama esquemático de TCV de la Figura 1; La Figura 3, es un diagrama de Analogía de Palanca que representa los conjuntos de engranes planetarios utilizados en la TCV de la Figura 1; Las Figuras 4 a 12, son diagramas de Analogía de Palanca que proveen análisis gráficos de la velocidad y características de flujo de potencia de TCV de la Figura 1, en cada una de sus escalas de transmisión; La Figura 13, es una tabla que indica cual de los múltiples frenos y embragues se acoplan para operar la TCV de la Figura 1 en cada una de sus escalas de transmisión junto con los parámetros de desempeño en cada escala de transmisión; La Figura 14, es un diagrama de Analogía de Palanca que provee análisis gráficos del par de torsión máximo y las capacidades de potencia de TCV de la Figura 1 como se aplica a un motor automotriz comercialmente disponible; y Las Figuras 15a-15c, ilustran varias configuraciones que adaptan una TCV de la Figura 1 a los trenes de impulsión automotrices alternativos bien conocidos. DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Se puede hacer referencia ahora en detalle a las modalidades preferidas presentes de la invención, los ejemplos de las cuales se ilustran en los dibujos anexos. Sin embargo, es posible que los mismos números de referencia se puedan usar a través de los dibujos para referirse a las mismas partes o similares. En la modalidad de la invención ilustrada en las Figuras 1 y 2, una TCV de múltiples escalas, generalmente indicada en 20, incluye una unidad de transmisión de tipo de banda 22 que tiene una impulsión de entrada 24 por un tractor principal (no mostrado), una salida 26 y capaz de proveer continuamente relaciones de entrada infinitamente variable/velocidad unitaria entre relaciones mínima y máxima. La unidad de transmisión de tipo de banda 22 puede tener un diseño convencional bien conocido en la materia y, por lo tanto, sus detalles estructurales no necesarios se describen en la presente. Un sistema de engranes de transmisión de potencia, generalmente iniciado como 28, incluye una primera entrada 30 también impulsada por el tractor principal a través de un acoplador de entrada 39, una segunda entrada 34 impulsada por la salida 26 de la unidad de transmisión 22, una salida de transmisión 36 para conectarse a una carga (no mostrada) y una capacidad de cam biarse entre por lo menos dos escalas posteriores, cada una de los regímenes de velocidad de la entrada a la sal ida infinitamente variables producidas variando el régimen de velocidad (fricción) de la unidad de transmisión 22 Como se ilustran , una salida de transmisión 36 se sumin istra a una flecha de transmisión final 52 a través de acoplador 50 de velocidad de régimen de velocidad 1 1 Este acoplador de salida puede comprender un conjunto bomba colectora o cil indrico, una banda y un conjunto de polea o una cadena y conjunto de articu laciones Considerando las Fig uras 1 y 2 en detalle adicional , la TCV 20 de mú ltiples escalas de la presente invención , tiene una configuración de entrada dividida U na porción de potencia aplicada a la flecha de entrada de transmisión 32 por el tractor principal fluye a través de la un idad de transm isión de tipo de banda 22 y el resto de esta entrada de potencia fluye a través del sistema de engranes de transmisión de potencia 28 El tractor principal al cual se apl ica la transmisión 20 puede ser cualq uier motor de combustión interna automotriz La u nidad de transmisión de tipo de banda 22 convencionalmente incluye u na banda 22a de una sección triangular que gira entre dos poleas de diámetro variable 22b y 22c La polea 22b se fija sobre la flecha de entrada de transmisión 38, mientras la polea 22c se fija a la flecha 40 sobre la cual se produce la salida de un idad de transmisión 26 El espacio entre las mitades de cada polea determina el diámetro sobre el cual giran la banda 22a. Por lo tanto, el régimen de velocidad de entrada/salida puede variar continuamente por el cambio del espacio entre las mitades de polea y el diámetro de una o ambas poleas. El régimen de velocidad de entrada/salida de la unidad de transmisión de tipo de banda 22 puede alcanzarse. Por ejemplo, de 1:0.4 a 1:2.5. Aunque la unidad de transmisión de tipo de corea no logra un estado neutro, es decir, una régimen de velocidad de entrada unitaria/salida unitaria 1:0, se puede lograr régimen de velocidad de salida sobreimpulsada relativamente alta. El acoplador 39 incluye un elemento de impulsión de entrada 39a impulsado desde una flecha de entrada de transmisión 38 y un elemento de impulsión de salida 39b conectado con la entrada de sistema de engranes de impulsión 30. Estos elementos de impulsión pueden ser acoplamientos rectos o cilindricos intermitentes, poleas interconectadas a cadena o poleas interconectadas a banda. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, estos elementos de impulsión se designan para proveer un incremento ligero en la velocidad de motor Ne, v.gr., 1.1 Ne, como se aplica a la entrada de sistema de engranes 30. Como se ilustra en las Figura 1 y 2, el sistema de engraness de transmisión de potencia 28 incluyen tres acoplamientos planetarios dados, generalmente indicados a 42, 44 y 46. Este sistema de engranes es similar al descrito en la Patente de E.U.A. No. 5,730,678, titulada "Multi-Range, Hydrochemical Transmssion For Motor Vehicles" presentada el 24 de Marzo de 1998, la descripción de la cual se incorpora aquí por referencia. Los acoplamientos planetarios puestos en la presente se interconectan selectivamente en una forma para proveer tres alcances hacia delante y uno alcance inverso con recorrido sincrónico entre los alcances. En virtud de la presente invención, el desarrollo de velocidad/par de torsión de TCV de múltiples escalas se puede extender para acomodar el par de torsión puesta en marcha y los requerimientos de velocidad de viaje para una variedad de aplicaciones de trenes de impulsión automotrices. Considerando en detalle el sistema de engranes 28, el conjunto de engranes planetarios 42 incluye un acoplamiento de sol S1, un vehículo de engrane planetario C1 se pone en contacto con la flecha de salida de transmisión 36 y un engrane de anillos R1. El conjunto de engranes planetarios 44 también tiene un engrane de anillos R2 conectado con el vehículo de engrane planetario C1 del conjunto de engranes planetarios 42 y para el vehículo C2 del conjunto de engranes planetarios 44 y un engrane solar S3 impulsado por la entrada de sistema de engranes 30. Las relaciones de acoplamiento ilustrativas para los acoplamientos planetarios puestos 42, 44 y 46 se indican en la Figura 2. Como ilustración adicional en la Figura 2, el primer conjunto de engranes planetarios 42 tiene una capacidad variable que incluye preferiblemente un freno B1 para conectar a tierra selectivamente en engrane solar S1, de manera que el vehículo C1 se puede impulsar por el engrane de anillos R1. Un freno B2 del engrane de anillos conectado a tierra R3 del conjunto de engranes planetarios C3, C2 y el engrane de anillos R1. Finalmente, un embrague CL1 se provee para poner en contacto la primera entrada de sistema de engranes 30 al engrane de anillos R3, de manera que el vehículo C3 puede impulsarse en la velocidad de entrada 30. Para facilitar una explicación de la operación de la TCV de múltiples escalas, la siguiente descripción aprovecha la técnica de análisis descrita en el artículo "Lever Analogy - A New Tool In Transmission Analysis" por Benford y otros, Society of Automotive Engineers, Pub. No. 810102 (1981). De acuerdo con esta técnica, un conjunto de engranes planetarios, en reposo, puede ser análogo por una línea vertical (palanca), con su engrane solar, engrane de anillos y un vehículo de engrane planetario representado como puntos sobre la línea. Estos puntos están colocados relativamente de acuerdo con los números de dientes de engrane solar y engrane de anillos, es decir, relación de engrane. La Figura 3, es una representación gráfica de los tres acoplamientos planetarios puestos 42, 44 y 46 de la Figura 2 como tres palancas verticales 42', 44' y 46', respectivamente, de acuerdo con esta técnica de Analogía de Palanca. Esto es una forma analítica con frecuencia utilizada para cálculos de rendimiento de transmisión. También representadas en la Figura 3 están las interconexiones entre elementos de engranes de conjunto de engranes planetarios 42, 44 y 46. Los puntos S1\ C1' y R1' representan un engrane solar S1, el vehículo C1 y el engrane de anillos R1, respectivamente, del primer engrane planetario dado 42. Los puntos S2\ C2\ y R2' representa un engrane solar S2, vehículo C2 y engrane de anillos R2, respectivamente, de la segunda conjunto de engranes planetarios 44. Finalmente, los puntos S3' y C3' y R3' representan el engrane solar S3, el vehículo C3 y el engrane de anillos R3, respectivamente, del tercer conjunto de engrane planetario 46. La Figura 4 ilustra que, de acuerdo con la Analogía de Palanca, las interconexiones entre las ruedas de engrane planetario 42 y 44 permiten la representación gráfica para simplificarse combinando puestas de engrane planetario 42 y 44, de tal manea que se pueden representar por una sola palanca 42'44'. El punto C1'R2' representa el vehículo planetario C1 y el engrane de anillos R2, que se interconectan que se interconectan y por lo tanto siempre tienen la misma velocidad. Similarmente, el punto C2'R1 representa el vehículo planetario interconectado C2 y el engrane de anillos R1, el cual siempre tiene la misma velocidad, la cual representa las velocidades de varios componentes de transmisión, pueden representarse gráficamente como su magnitud y dirección de rotación. Como se muestra en la tabla la Figura 13, ninguno de los frenos B1, B2 y el embrague CL1 se aplican a la transmisión corrediza 20 en forma neutra. Esta forma neutra se llama un "rodillo neutro" y es equivalente a la posición de selección de acoplamiento "neutro" sobre las transmisiones automáticas convencional.

Como se ilustra en la Figura 4, un tipo diferente de estado neutro de transmisión se puede lograr conectado a tierra el freno B1. Esta forma neutra es equivalente a un automóvil equipado con una transmisión automática convencional con el selector de acoplamiento en la posición de "impulsión" y el freno de pedal de presión. El acoplamiento del motor conectado a tierra B2 del engrane de anillos R3 del conjunto de engranes planetarios 46, de manera que el vehículo C3 se impulsa por el engrane solar S3. Como se muestra en la Figura 2, el engrane solar S3 se impulsa siempre a 1.10 veces la velocidad En del motor en virtud del acoplador 39. Como se observa en la figura 4, la palanca 46' se pivotea en la dirección de sentido contrario alrededor del punto de pivote de engrane de anillos frenado R3' desde su orientación vertical a su orientación angular (inclinadas) ver en la Figura 5 cuando el engrane solar S3 se impulsa a 1.10 Ne. En virtud de que la relación de acoplamiento ilustrativa indicada para el conjunto de engranes planetarios 46, el engrane solar impulsa el vehículo planetario C2 a 0.325 Ne cuando el freno B2 se acopla. El vehículo C3 impulsa el vehículo planetario C2 y el engrane de anillos R2 a la misma velocidad. Después, usando las relaciones de acoplamiento ilustrativas indicadas para el conjunto de engranes planetarios 42, 44, la velocidad de salida no se produce sobre el vehículo C1, (y la salida de transmisión 36) a pesar de que la velocidad del motor si la relación (fricción) de unidad de transmisión de tipo de banda 22 esta puesta para impulsar el engrane solar S2 a 1.241 Ne. Esto permitirá variaciones en la velocidad del motor, tal como una marcha lenta alto para calentar el motor, para adaptarse sin ocasionar movimiento del vehículo o requerir compensación para el desplazamiento dentro de la transmisión. Además, este estado neutro provee "sostenimiento vertical" en las fuerzas externas que actúan sobre el vehículo sin ocasionar movimiento del vehículo debido a la fuerza de propiedades del freno B2. Por lo tanto, se pueden lograr dos diferentes formas neutras de transmisión mediante acoplamiento o liberación del freno B2. Co o se ilustra en la Figura 5, cuando el freno B2 se acopla, la unidad de transmisión 22 con baja fricción para reducir la * velocidad del engrane solar S2 de 1.241 Ne propulsará el vehículo en una primera escala de velocidad hacia delante. Esto se observa desde el hecho de que la entrada impulsada transmitida al vehículo C3 para el vehículo interconectado C2 y el engrane de anillos R1 establece el punto C2'R1' como un punto de pivoteo alrededor del cual la palanca 42'44' se pivotea en la dirección de lado contrario de su posición en línea en la Figura 6 como unidad de transmisión 22 es el retén conectado a tierra para reducir la velocidad delantera sobre el engrane solar S2. Como resultado, la velocidad delantera del vehículo C1, el engrane de anillos R2 y la flecha de salida de transmisión 36 incrementadas como se representa por la flecha trasera del punto C1'R2' observado en la Figura 5. Cuando la unidad de transmisión 22 de fricción descendiente a graduaciones de fricción que reduce la velocidad del engrane solar S2 a 0.624 Ne, la Palanca 42'44' se tiene que pivotear en su orientación en l ínea sólida, ver en la Figura 6. Se deberá observar que el acoplamiento solar S 1 se vuelve al resto y la velocidad de salida de transm isión 36 se logra a una velocidad máximo de 0.21 8 Ne en la escala delantera . Como se muestra en la Figura 3, el cam bio de velocidad de la primera escala hacia delante en la segu nda escala hacia delante , el freno B1 se acopla como el freno B2 liberado. Dado que el engrane solar S 1 está en reposo cuando B 1 se acopla, por lo que no cam bia las velocidades de cualquiera de los elementos de engrane cuando se cambian entre las pri mera y segunda escalas hacia delante, por lo tanto, este es un cambio sincrónico. Sin embargo , con el fin de lograr un cambio verdaderamente si ncrónico, la potencia fl uye a este punto de cambio de escala también permanece en forma no alterada . Debido a que la potencia es u na función de la velocidad y par de torsión , las velocidades ecual izadoras en el pu nto de cambio no dan como resultado un cambio sincrónico inferior, el par de torsión también se ecualiza . Por lo tanto , el producto de estos dos parámetros permanece si n cambio . Esto se refiere a una igualación de potencia . La ig ualación de potencia del primero al segundo punto de cambio de escala se muestra logrado en la Figu ra 6. El producto de la velocidad y par de torsión es igual a la potencia cuando se puede expresar por la fórmula, (1.0 N) (1.0 T) = 1.0 P, en donde N es la velocidad, T es el par de torsión y P es la potencia. Suponiendo que no hay pérdida interna de potencia de entrada y potencia de salida son siempre igual a la unidad según su definición. Como se indica en la Figura 6, la potencia de salida en del primer punto de cambio de escala delantero preferiblemente expresado por, (0.218 Ne) (4.59 T) = 1.0 P, y se muestra como una reacción, es decir, la carga que actúa en el punto C1'R2'. Tomando la suma de los momentos que actúan sobre la palanca 42'44' de las primera y segunda palancas del conjunto de engranes planetarios 42' y 44' a alrededor del punto C2'R1\ el par de torsión del engrane solar S2 puede calcularse a 1.63T. Por lo tanto, a una velocidad de 0.624 Ne, la potencia el engrane solar S2 es 1.02 P. Sin embargo, dado que las torsiones en la salida de transmisión 36 y el engrane solar S2 están en la misma dirección, pueden estar opuestas por un par de torsión de la misma magnitud y en dirección opuesta C2'R', la cual se muestra como un par de torsión hacia la derecha 6.22 T en la Figura 6. Debido a que la velocidad del punto C2'R' es 0.325 Ne, su potencia es de 2.02 P. Por lo tanto, la palanca 42'44' está en equilibrio. 2.02 P actuando a C2'R1' se puede hacer reaccionar como el conjunto de engranes planetarios 46. Similarmente aplicando la Analogía de Palanca en la Figura 6, las magnitudes de par de torsión y la dirección de todos los elementos de engranes se calculan bajo una condición de equilibrio. El engrane solar S3 debe recibir a 2.02 P con el fin de equilibrar 2.02 P sobre el punto C2'R'. Esta potencia se obtiene agregando el 1.0 P directamente recibido del motor y 1.02 P generado por el engrane solar S2 y regenerativamente transmitido a través de la unidad de transmisión de tipo de banda 22. Esta potencia, generada dentro de TCV 20 por la unidad de transmisión 22 puede considerarse como potencia regenerativa. Al igual que los cambios de TCV 20 desde la primera a la segunda escala hacia delante, la liberación del freno B2 y el accionamiento del freno B1 se lleva a cabo concurrentemente. En el punto de cambio, los parámetros de entrada y salida de los elementos de engranes permanecen sin cambio. Sin embargo, debido a que no hay reacción de par de torsión disponible en el freno B2, la potencia no se puede generar en el conjunto de engranes planetarios 46 y sin potencia se transfieren al punto C2'R'. Toda la potencia de entrada, por lo tanto se transfiere a través de la unidad de transmisión de tipo de banda 22 al engrane solar S2. Calculando los momentos alrededor del punto S1' sobre la palanca 42'44', el par de torsión y la velocidad del engrane solar S2 se obtiene como 1.61 T y 0.624 Ne, respectivamente. De manera similar, se puede determinar que el par de torsión de reacción al engrane solar S1 es 2.91 T. En los primero y segundo cambios de escala hacia delante, la potencia del engrane solar S2 cambia de 1.02 P regenerativo a 2.0 P directo. Por lo tanto, se presenta una desigualdad de aproximadamente 2% de potencia en el punto de cambio. Sin embargo, como es el caso, preferiblemente es común una ligera desigualdad que una sobreigualdad debido a que las pérdidas de transmisión interna usualmente son mayores en la segunda escala hacia delante. Por lo tanto, la desigualdad descendente de potencia compensará dichas solturas. La determinación exacta de estas condiciones temporales requiere la simulación prudente y el resultado en los cambios en las relaciones de acoplamiento para neutralizar estos efectos de pérdida. En la segunda escala hacia delante, la velocidad de salida de TCV 20 sobre la flecha de salida de transmisión 37 se incrementa en la proporción para el incremento en la velocidad sobre el acoplamiento S2 como la unidad de transmisión de tipo de banda 22 tiene fricción ascendente. Por lo tanto, la segunda escala hacia delante también exhibe las características de una TCV. La Figura 7 es una representación gráfica de acuerdo con la Analogía de Palanca de la Transmisión de la Figura 2 en el punto de cambio entre la segunda y tercera escala hacia delante. Con el freno B1 acoplado alrededor del engrane solar S1, el punto S1' se establece como un punto de pivote para la palanca 42'44'. Por lo tanto, la velocidad creciente sobre el engrane solar S2 pivotea la palanca 42'44' en la dirección contraria alrededor del punto S1' de de su orientación en línea hacia su orientación de línea sólida en la Figura 7. La velocidad sobre el punto C1'R1' se incrementa en proporción con la velocidad incrementada sobre el engrane solar S2.

Así como la velocidad sobre el punto C2'R1. Si la velocidad máxima de un engrane solar S2 en la segunda escala hacia delante se limita a 2.11 Ne, la velocidad en la flecha de salida de transmisión 36 podría alcanzar 0.740 Ne en el extremo superior de la segunda escala hacia delante en virtud de las relaciones del conjunto de engranes planetarios 42, 44 (orientación en línea sólida de la palanca 42'44' en la Figura 7). Por la misma razón, la velocidad sobre el punto C2'R1' es 1.10 Ne. Debido a que el freno B2 se libera en la segunda escala hacia delante, no hay una fuerza de reacción en la entrada de 1.10 Ne sobre el engrane solar S3. Sin embargo, dado que el vehículo C3 se ata al vehículo C2 y al engrane de anillos R1, también gira a 1.10 Ne. Por lo tanto, la palanca 46' asume la orientación vertical observada en la Figura 7 con el engrane de anillos R3 (punto R3') también girando a 1.10 Ne. Como se muestra en la tabla de la Figura 13, el freno B1 se libera a medida que el embrague CL1 se acopla para transmisión de cambio 20 en la tercera escala hacia delante. Se puede observar que el acoplamiento del embrague CL1 aplica la entrada de 1.10 Ne en la entrada del sistema de engranes 30 al engrane de anillos R3 del conjunto de engranes planetarios 46. Se observa que la velocidad del acoplamiento del anillo R3 es 1.10 Ne en el extremo inferior de la segunda escala hacia delante. Por lo tanto, el cambio en la tercera escala hacia delante es sincrónico. Debido que el engrane solar S3 también se impulsa en 1.10 Ne, la palanca 460 se fija en la orientación vertical observada en la Figura 9 con el vehículo C3 también impulsado en 1.10 Ne. Esto fuerza al vehículo interconectado C2 y engrane de anillos R1 para girar a 1.10 Ne, estableciendo por lo tanto la impresión C2'R1' sobre la palanca 42'44' como un punto de pivote fijo. Ahora, cuando la unidad de transmisión 22 es la fricción descendente para disminuir la velocidad sobre el engrane solar S2 de 2.11 Ne al extremo superior de la segunda escala hacia delante, la palanca 42'44' se pivotea alrededor del punto C2'R1' de su posición en líneas punteadas hacia delante de su posición en línea sólida en la Figura 9. La salida de transmisión sobre la flecha 36 por lo tanto se acelera a través de la tercera escala hacia delante a una velocidad máxima de, por ejemplo, 1.33 Ne cuando la velocidad sobre el engrane solar S2 tiene una fricción descendente a 0.45 Ne.

Como se ilustra en la Figura 8, la salida de transmisión se expresa como (0.70 N) (1.35 T) = 1.0 P, y la potencia al engrane solar S2 como (2.11 N) (0.473 T) = 1.0 P en la tercera escala hacia delante, la potencia al engrane solar S3 puede estar en dirección inversa y volverse regenerativa debido al efecto de la potencia requerida en el punto C1'R1. Sin embargo, la potencia regenerativa en el engrane solar S2 es (2.11 N) (0.479 T) = 0.01 P esto representa una sobreigualación de potencia aproximada del 1%. Sin embargo, esta ligera desigualdad será imperceptible para el conductor debido a la inercia del vehículo. También, el conjunto de engranes planetarios 46 transmite 2.01 P dividiendo la potencia proporcionalmente entre el engrane de anillos R3 y el engrane solar S3. Como se ilustra gráficamente en la Figura 8, todos los elementos en la TCV 20 logran una condición en equilibrio. Un aspecto único para una TCV regenerativa tal como la transmisión 20 de la presente invención, es la capacidad para descargar una unidad de transmisión de tipo de banda bajo ciertas condiciones operativas, y este aspecto se ilustra claramente en la Figura 10. A medida que la velocidad de salida de transmisión se incrementa en la tercera escala hacia delante, disminuye la potencia regenerativa necesaria para equilibrar el sistema de transmisión. Como se muestra en la figura 10, la potencia generada en el engrane solar S2 y la transmisión regenerativa a través de la unidad de transmisión de tipo de banda 22 disminuye únicamente a 0.12 P en la velocidad de salida de transmisión máxima. Ahora el nivel de potencia reduce los niveles de tensión y llevar y mejorar el ciclo de vida de la unidad de transmisión de tipo de banda 22, así como la TCV 20 como un todo. Además, la operación en el extremo superior de la tercera escala hacia delante logra la eficiencia de transmisión global al máximo, que afortunadamente coincide con la mayoría de las condiciones de operación de transmisión automotriz global, es decir, las velocidades de viaje en autopista. La capacidad de disminuir el nivel de potencia en la unidad de transmisión 22 a velocidades de viaje es una mejora significativa sobre las TCV de impulsión de alcance sencillo existente, que siempre se transmiten al 100% de la potencia del motor. La Figura 11 es una representación gráfica de acuerdo con la Analogía de Palanca de la transmisión 20 operando en una escala inversa. Como se ilustra en la Figura 13, el freno B2 se acopla en el cambio en la escala inversa. Como se explicó previamente, el acoplamiento del freno B2 conectado a tierra del acoplamiento anillos R3, y una condición neutra prevalece a lo largo como la velocidad del engrane solar S2 es 1.241 Ne. Como se describió antes, la aceleración a través de la primera escala hacia delante implica una unidad de transmisión de recorrido conectada tierra 22 para disminuir la velocidad sobre el engrane solar S2 hacia delante de 1.241 Ne. Inversamente, la aceleración a través de la escala inversa implica la unidad de transición hasta el recorrido 22 para incrementar las velocidades sobre el engrane solar S2 hacia delante de 1.241 Ne. . en este caso, la palanca 42'44' se pivotea en dirección contraria alrededor del punto de pivote C1'R2' desde su posición en línea punteada a su posición en línea sólida, ver en la Figura 11. Después se observa que la velocidad de salida de transmisión aparece en el punto C2' incrementado la dirección inversa de cero a una velocidad máxima de 0.305 Ne cuando la velocidad sobre el engrane solar S2 tiene una forma de freno conectado a tierra de 1.241 Ne a 2.10 Ne. Como en todas los escalas hacia delante, la velocidad de salida en la escala inversa es proporcional al engrane solar de velocidad continuamente variable S2 y por lo tanto también es continuamente variable. Como se muestra en la Figura 13, el flujo de potencia en la escala inversa, mientras es regenerativa, es diferente de la de la primera o tercera escala hacia delante. La carga de salida inversa en el punto C1'R2' crea una potencia regenerativa en el punto C2'R' y esta potencia regenerativa consecuentemente se transmite justo al punto C3', es decir, al vehículo C3 del conjunto de engranes planetarios 46. Esta potencia regenerativa, teniendo una magnitud máxima de 1.43 P, se adiciona a la salida de potencia del motor de 1.0 P y se suministra a un engrane solar S2 a través de la unidad de transmisión de tipo de banda 22 a una magnitud de 2.43 P. Este flujo de potencia superior podría parecer que excede la capacidad de unidad de transmisión de tipo de banda 22. Sin embargo, debido a que la potencia es una función de la velocidad y par de torsión, para cualquier potencia dada, el par de torsión se relaciona inversamente con la velocidad. Cuando la potencia de un engrane solar S2 es 2.43 P, el par de torsión del engrane solar S2 es únicamente 1.16 T debido a que la velocidad del engrane solar S2 es 2.10 Ne. Dado que la capacidad de par de torsión se determina por la resistencia de los dientes de engranes y la capacidad de la unidad de transmisión de tipo de banda 22, la potencia de 2.43P puede adaptarse a TCV 20. En esencia, esta potencia regenerativa se acerca al límite de clasificación de caballo de fuerza de la unidad de transmisión de tipo de banda 22, es decir, la capacidad de par de torsión máximos calcula la capacidad de velocidad máxima igual al caballo de potencia del límite. El par de torsión máximo no se genera cuando la potencia máxima de 2.43 P se suministra a través de la unidad de transmisión de tipo de banda 22. En su lugar, el par de torsión máximo se presenta cuando la unidad de transmisión 22 se fricciona lejos del estado neutro acoplado en cualquier dirección hacia delante o inversa, como se muestra en la Figura 4. Esto da como resultado que el par de torsión de salida tenga una magnitud casi infinita a velocidades de salida muy bajas. Obviamente, esto es una condición de transmisión inaceptable que ocasiona que las ruedas de los vehículos tengan características de giro y de arranque pobres. Por lo tanto, es conveniente proveer capacidad de deslizamiento controlada para lograr la aceleración suave y predecible del reposo. Dicha capacidad de deslizamiento controlada puede lograrse en la transmisión 20 simplemente modulando el freno B2, es decir cambiando automáticamente la aplicación del freno B2 como una función de la velocidad del vehículo dependiendo de la posición moderable. Una vez que los vehículos empiezan a moverse, el freno B2 entonces puede aplicarse completamente para lograr un desempeño de transmisión como se describió previamente. Por lo tanto, los componentes de transmisión de TCV de tipo de banda adicionales actualmente se utilizan para lograr las características de desempeño de arranque uniforme, de manera que no se requieren en la transmisión 20 acoplamientos de fluido o embragues magnéticos. La figura 14 ilustra la operación del freno B2 como un dispositivo de deslizamiento controlado. En esta condición extrema de carga de atascamiento máxima, el freno B2 debe absorber toda la fuerza de caballos de potencia del motor aplicada a la flecha de entrada 32 y transformarla en energía de calor. Sin embargo, más de 1300 joules del par de torsión de salida están disponibles en la salida de transmisión, que es más adecuado para las aplicaciones a vehículos de peso ligero. Preferiblemente, la modulación del freno B2, así como la unidad de transmisión 22, el cambio de fricción y escala, se controlan por un controlador electrónico 60. El controlador 60 incluye un procesador digital que recibe las señales de varias fuentes tales como la velocidad de entrada, velocidad de salida y sensores de posición de regulador. Basado en el procesamiento de estas señales, el controlador 60 genera señales de control a varios activadores (no mostrados) utilizados para la transmisión de unidad de transmisión de recorrido 22, cambio de escala sincrónicamente, freno modulador B2 durante el estrellado de vehículo la lubricación de transmisión de control. Basado en los atributos del vehículo, tal como la capacidad del motor GVW, el controlador 60 puede configurarse para optimizar el desempeño del vehículo instalando un software de procesador digital apropiado.

Como se muestra en las Figuras 15a-15c, la TCV de múltiples escalas 20 en la presente invención puede reconfigurarse por una variedad de aplicaciones de motor de vehículo. Las Figuras 15a-15c ilustran tres de las configuraciones más comunes impulsión de ruedas posteriores, impulsión de todas las ruedas de impulsión de ruedas hacia delante, respectivamente. La flexibilidad y potencial de desempeño de estas transmisiones se encuentra en muchas aplicaciones. Será evidente para los expertos en la materia que varias modificaciones y variaciones, así como las relaciones de acoplamientos específicas, se pueden hacer en la transmisión continuamente variable de tipo de banda de múltiples escalas, de la presente invención partiendo del alcance o espíritu de la invención. Otras modalidades de la invención serán evidentes para los expertos en la materia que consideran que la especificación y práctica de la invención se describen en la presente. Se deberá entender que la especificación y ejemplos pueden considerarse como ilustrativos únicamente, con un alcance y espíritu verdaderos de la invención siendo indicado por las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Una transmisión continuamente variable de múltiples etapas que comprende: una flecha de salida para la conexión con el fin de recibir la potencia de entrada desde un motor; una flecha de salida para la conexión para suministrar la potencia de salida a una carga; una unidad de transmisión de tipo de banda que tiene un acoplamiento de entrada en la flecha de entrada en una salida de regímenes de velocidad continuamente variables por el recorrido de la unidad de transmisión entre los limites de regímenes de velocidad superior e inferior; un sistema de engranes incluye una primera entrada acoplada en la flecha de entrada, una segunda entrada acoplada en la salida de la unidad de transmisión y la salida acoplada a la flecha de salida y una pluralidad de conjuntos de engranes para el flujo de potencia de transmisión a través del sistema de engranes entre las primer y segunda entradas y la salida; y los medios de cambio para actuar selectivamente sobre los elementos de engranes de los conjuntos de engranes para alterar el flujo de potencia través del sistema de engranes y la unidad de transmisión y para producir velocidades continuamente variables sobre la flecha de salida en respuesta al recorrido de la unidad de transmisión dentro de cada una de por lo menos tres escalas de velocidad hacia delante, los medios de cambio incluyendo un primer elemento de cambio para actuar sobre un primer elemento de acoplamiento para el cambio en una escala de velocidad de viaje regenerativo, en donde la aceleración se logra por la fricción descendente de la unidad de transmisión hacia delante del limite de régimen de velocidad inferior.
2. 2. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 1, en donde los conjuntos de engranes tienen relaciones de engranes seleccionadas para producir una impulsión de cero en la salida de sistema de engranes en graduaciones de fricción neutro de la unidad de transmisión intermediaria de los limites de régimen de velocidad superior e inferior.
3. 3. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 2, en donde los medios de cambio incluyen un primer elemento de cambio para actuar sobre un primer elemento de engrane, de manera que produzca un incremento en la impulsión de velocidad hacia delante sobre la flecha de salida cuando la unidad de transmisión se fricciona en una dirección opuesta lejos de graduaciones de fricción neutro.
4. 4. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 1, en donde los conjuntos de engranes incluyen conjuntos de engranes planetarios plurales.
5. 5. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 1, en donde el sistema de engranes incluye primero, segundo y tercero engranes planetarios.
6. 6. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 5, en donde: el primer conjunto de engranes planetarios incluye un primer engrane solar, un primer vehículo de engrane planetario conectado en la salida de sistema de engranes y un primer engrane de anillos; el segundo conjunto de engranes planetarios incluye un segundo engrane solar conectado en la salida de unidad de transmisión como la segunda entrada de sistema de engranes, un vehículo de engrane planetario conectado al primer engrane de anillos y un segundo engrane de anillos conectado al vehículo de engrane planetario; y el tercer conjunto de engranes planetarios incluye un tercer engrane solar acoplado con la flecha de entrada como la primera entrada de sistema de engranes, un tercer vehículo de engrane planetario conectado al segundo vehículo de engrane planetario y un tercer engrane de anillos.
7. 7. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 6, en donde el primero, segundo y tercero engrane planetario tienen relaciones de acoplamiento seleccionadas para producir una impulsión de cero sobre la salida de sistema de engranes a una fricción neutra de la unidad de transmisión intermedia de los limites de régimen de velocidad superior e inferior.
8. 8. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 7, en donde los medios de cambio i ncluyen u n primer freno operable para conectar a tierra el tercer engrane de anillos , de manera que produce u na impu lsión de velocidad continuamente variable de la pri mera escala de velocidad hacia delante sobre la flecha de salida cuando la un idad de transmisión se fricciona hacia debajo de las graduaciones de fricción neutro hacia delante del limite de régimen de velocidad inferior y para producir una escala i nversa de impulsión de velocidad contin uamente variable sobre la flecha de salida cuando la unidad de transmisión es una fricción ascendente de las grad uaciones de fricción neutro hacia delante del l ímite de régimen de velocidad superior.
9. 9. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 8, en donde los medios de cambio además incluyen un seg undo freno operable para conectar a tierra el pri mer engrane solar, de manera que produce una impulsión de velocidad continuamente variable de la seg unda escala hacia delante sobre la flecha de salida cuando la unidad de transmisión se fricciona ascendentemente del limite de régimen de velocidad inferior hacia el l ímite de régimen de velocidad superior.
10. 10. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 9, en donde los medios de cambio además incluyen un embrague de acoplamiento para acoplar el tercer an illo a la flecha de entrada , de manera que produzca una i mpulsión de velocidad continuamente variable de la tercera escala sobre la flecha de salida a medida que la unidad de transmisión se fricciona descendentemente del l ímite de régimen de velocidad superior al l ímite de régimen de velocidad inferior. 1 1 . La transmisión contin uamente variable de mú ltiples escalas de la reivindicación 10, que además comprende un controlador para coordinar los acoplamientos y desacoplamientos de los primero y segundo frenos y el embrague con las posiciones de fricción de la u nidad de transmisión , de manera que se logre el cambio de escala sincrónico . 12. La transmisión conti nuamente variable de m últiples escalas de la reivindicación 8 , en donde la carga es un vehículo, la transmisión además comprende un controlador para modu lar la conexión a tierra del primer freno en una forma q ue se prod uzca una aceleración del vehículo de arranque u niforme en las primeras escalas hacia delante y de reversa . 13. La transmisión continuamente variable de múltiples escalas de la reivindicación 8, que además comprende un acoplador que incrementa la velocidad conectado entre la flecha de entrada y la pri mera entrada del sistema de engranes.