WO2014207265A1 - Device for modifying torque - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a device for modifying torque, comprising an output shaft (6) and an input shaft (1) which is connected to a driving plate (7) which, in turn, is connected to an inclined shaft, which intersects or crosses the input shaft (1) and the output shaft (6) in a pole (8), the device comprising two planetary transmission elements (2, 12) which are secured to each other, with space between each other, and can rotate about the inclined shaft (3), such that a first planetary transmission element (2) is connected to a fixed transmission element (4) which is connected to a casing (15), while a second planetary transmission element (12) is connected to an output transmission element (13) which is connected to the output shaft (6), such that there is always an imaginary line (11) that never passes through the pole (8), the first end of which coincides with the contact between the first planetary transmission element (2) and the fixed transmission element (4) and the second end of which coincides with the contact between the second planetary transmission element (12) and the output transmission element (13).
Description
DISPOSITIVO PARA MODIFICAR PAR DEVICE FOR MODIFYING TORQUE
D E S C R I P C I Ó N CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN D E S C R I P C I O N TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un dispositivo para modificar par, que tiene aplicación en el sector mecánico, y más concretamente en el ámbito de los mecanismos multiplicadores, reductores o inversores de velocidad, como pueden encontrarse en la industria del automóvil. The present invention relates to a device for modifying torque, which has application in the mechanical sector, and more specifically in the field of speed multipliers, reducers or inverters, as can be found in the automotive industry.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
Los mecanismos empleados para la modificación de par motor consisten habitualmente en una serie de piezas móviles que transmiten movimiento por rodadura, bien sea utilizando coronas dentadas o recurriendo a platos de fricción, a otras piezas móviles de diferente diámetro, lo que produce que las revoluciones por minuto de sus ejes sean diferentes. Debido a que la potencia es el producto del par por la velocidad de rotación, los mecanismos de modificación de par o reductores, se basan en que la modificación de velocidades de rotación de sus ejes lleva asociada, según esta fórmula matemática, una modificación de par. The mechanisms used for the modification of torque usually consist of a series of moving parts that transmit movement by rolling, either using toothed crowns or using friction plates, other moving parts of different diameter, which causes the revolutions by minute of their axes are different. Because the power is the product of the torque by the speed of rotation, the mechanisms of torque modification or reducers are based on the fact that the modification of the rotation speeds of its axes is associated, according to this mathematical formula, a torque modification .
En la actualidad resultan conocidos los dispositivos o mecanismos para modificar el par de un elemento motor conectado a dicho dispositivo. Uno de estos mecanismos se encuentra descrito en la solicitud de patente española con n.e de publicación ES-2026783-A6, cuyo funcionamiento ha sido comprobado mediante prototipos. Dicho mecanismo presenta una característica específica, que consiste en que presenta una confluencia de todas las fuerzas, tanto relativas al eje de entrada como al eje de salida, en un único polo o punto fijo. Esta característica tiene como consecuencia que el mecanismo no es reversible, es decir, no es posible transmitir un movimiento desde el eje de salida, al eje de entrada. Este hecho supone una gran limitación o inconveniente, tal y como se explica con mayor detalle seguidamente, sobre todo para determinadas aplicaciones del mecanismo.
En el momento de presentación de la solicitud de patente anteriormente referida, el mecanizado de engranajes se realizaba en máquinas de mecanizado mecánicas de dos ejes, motivo por el cual la confluencia de ejes en un solo punto era el único modo de conseguir mediante dichas máquinas de mecanizado de dos ejes, piezas capaces de engranar configuradas para realizar movimientos en tres dimensiones. Tal y como se avanzaba anteriormente, la confluencia de fuerzas en un solo punto supone una gran limitación, dado que no es posible generar un par de fuerzas, debido a que la distancia entre fuerzas es cero, precisamente porque todas convergen en un único punto. At present, the devices or mechanisms for modifying the torque of a motor element connected to said device are known. One of these mechanisms is described in the Spanish patent application with n. e of publication ES-2026783-A6, whose operation has been verified by prototypes. Said mechanism has a specific characteristic, which consists in presenting a confluence of all forces, both relative to the input shaft and the output shaft, at a single pole or fixed point. This characteristic has the consequence that the mechanism is not reversible, that is, it is not possible to transmit a movement from the output axis to the input axis. This fact implies a great limitation or inconvenience, as explained in greater detail below, especially for certain applications of the mechanism. At the time of filing the aforementioned patent application, gear machining was performed on two-axis mechanical machining machines, which is why the confluence of axes at a single point was the only way to achieve these machines by means of Two-axis machining, parts capable of gearing configured to perform movements in three dimensions. As previously advanced, the confluence of forces at a single point is a great limitation, since it is not possible to generate a pair of forces, because the distance between forces is zero, precisely because they all converge at a single point.
En este sentido, se conocen antecedentes dirigidos a eliminar dicha confluencia de fuerzas, pero en cualquier caso dichos antecedentes consisten en otro tipo de mecanismos, como por ejemplo la máquina de vapor, muy diferentes estructuralmente al mecanismo descrito en la solicitud de patente española anteriormente referida. En estas máquinas de vapor se denomina punto muerto superior y punto muerto inferior aquellas posiciones en las cuales la biela y la manivela quedan alineadas y consecuentemente el émbolo no puede mover la manivela, porque al no estar separadas las fuerzas no existe par motor. Es decir, la manivela puede hacer desplazarse a la biela y al émbolo, pero en las posiciones citadas el émbolo no puede hacer girar la manivela, por lo que, según este criterio, la máquina de vapor no es un mecanismo reversible. En el caso de las máquinas de vapor, la citada irreversibilidad se resolvió mediante el desplazamiento del eje del cilindro de modo que no se cortara con el eje de la manivela o cigüeñal, sino que se cruzara, lo que resultaba más complejo. No obstante, habida cuenta de las limitaciones tecnológicas mencionadas anteriormente, relativas a las máquinas de mecanizado de dos ejes, este tipo de soluciones no podían ser implementadas en mecanismos como el descrito en la solicitud de patente n.e ES-2026783-A6. In this sense, antecedents directed to eliminate said confluence of forces are known, but in any case said antecedents consist of other types of mechanisms, such as the steam engine, very structurally different from the mechanism described in the Spanish patent application referred to above. . In these steam engines, the upper dead center and lower dead center are those positions in which the connecting rod and the crank are aligned and consequently the piston cannot move the crank, because the forces are not separated, there is no engine torque. That is, the crank can make the crank and the piston move, but in the positions mentioned the piston cannot turn the crank, so, according to this criterion, the steam engine is not a reversible mechanism. In the case of steam engines, the aforementioned irreversibility was resolved by displacing the axis of the cylinder so that it would not be cut with the axis of the crank or crankshaft, but instead crossed, which was more complex. However, given the technological limitations mentioned above, related to two-axis machining machines, these types of solutions could not be implemented in mechanisms such as the one described in patent application n. and ES-2026783-A6.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un dispositivo para modificar par, tal y como se encuentra definido por la reivindicación 1 , que permite conseguir óptimas prestaciones por ejemplo como reductor de velocidad, todo ello mediante un dispositivo sencillo y de poco volumen. Asimismo, el dispositivo puede ser utilizado
como inversor de velocidad, dado que su particular configuración permite un funcionamiento con reversibilidad entre sus ejes de entrada y salida. Aspectos secundarios de la invención, así como aplicaciones preferentes de la misma, se encuentran descritos en reivindicaciones dependientes. The present invention relates to a device for modifying torque, as defined by claim 1, which makes it possible to achieve optimum performance for example as a speed reducer, all this by means of a simple and low volume device. Also, the device can be used as a speed inverter, since its particular configuration allows operation with reversibility between its input and output axes. Secondary aspects of the invention, as well as preferred applications thereof, are described in dependent claims.
Para ello, el dispositivo que la invención propone comprende al menos un eje de entrada y al menos un eje de salida que se prolongan según un primer eje geométrico, donde dicho, al menos un, eje de entrada está conectado con un plato de arrastre que a su vez está conectado con un eje inclinado que se prolonga según un eje geométrico inclinado respecto de dicho primer eje geométrico, de forma que en todo momento dicho primer eje geométrico y dicho eje geométrico inclinado se corten o crucen en un polo, en cuyo caso el eje geométrico describirá en su movimiento una superficie cónica, o no se corte, en cuyo caso describirá una superficie conoidal. For this, the device proposed by the invention comprises at least one input shaft and at least one output shaft that extend along a first geometric axis, wherein said, at least one, input shaft is connected to a drive plate that in turn, it is connected with an inclined axis that extends along an inclined geometric axis with respect to said first geometric axis, such that at all times said first geometric axis and said inclined geometric axis are cut or crossed on a pole, in which case The geometric axis will describe in its motion a conical surface, or not be cut, in which case it will describe a cone-shaped surface.
Pues bien, de acuerdo con la invención, el dispositivo comprende al menos dos elementos planetarios de transmisión que se mantienen solidarios y separados entre sí y pueden rotar respecto del eje inclinado, de manera que un primer elemento planetario de transmisión está operativamente conectado con un elemento de transmisión fijo que está conectado a una carcasa que comprende el dispositivo, mientras que un segundo elemento planetario de transmisión está operativamente conectado con un elemento de transmisión de salida que está conectado con dicho, al menos un, eje de salida, todo ello de tal forma que en todo instante existe una línea imaginaria cuyo primer extremo coincide con el contacto entre el primer elemento planetario de transmisión y el elemento de transmisión fijo y cuyo segundo extremo coincide con el contacto entre el segundo elemento planetario de transmisión y el elemento de transmisión de salida, donde dicha línea imaginaria nunca pasa por el polo. Obviamente, dentro de la invención, se contempla la posibilidad de que los elementos de transmisión sean tanto coronas dentadas, preferentemente cónicas, como platos de fricción. Well, according to the invention, the device comprises at least two planetary transmission elements that remain integral and separated from each other and can rotate with respect to the inclined axis, so that a first planetary transmission element is operatively connected with an element of fixed transmission which is connected to a housing comprising the device, while a second planetary transmission element is operatively connected to an output transmission element that is connected to said, at least one, output shaft, all of such such that at all times there is an imaginary line whose first end coincides with the contact between the first planetary transmission element and the fixed transmission element and whose second end coincides with the contact between the second planetary transmission element and the transmission element of exit, where said imaginary line never goes through the pole. Obviously, within the invention, the possibility that the transmission elements are both serrated crowns, preferably conical, and friction plates is contemplated.
De manera similar a la solución planteada en el caso de las máquinas
de vapor para la limitación de reversibilidad, en el caso de la invención se propone un mecanismo cuyo movimiento no es plano y en el que el número de ejes que confluyen en un punto es mayor a dos. Respecto de la época en la que la solicitud de patente española n.e ES-2026783-A6 fue presentada, la evolución de las máquinas de mecanizado y la incorporación de la electrónica a las mismas ha dado lugar a la aparición paulatina de máquinas de mecanizado de tres, cuatro y cinco o más ejes, que permiten el tallado de piezas con superficies complejas, capaces de engranar por rodadura aunque sus ejes no se corten, lo cual no era posible en dicha época, y obviamente menos aún en la época en la que se solucionó el inconveniente de la reversibilidad en el caso de las máquinas de vapor. Por lo tanto, está evolución técnica ha permitido eliminar la exigencia de coincidencia de fuerzas en un mismo polo, que como en el caso del dispositivo de la invención, permiten el diseño de mecanismos en los que aparecen pares de fuerzas capaces de hacer que el mecanismo sea reversible, como en el caso de la presente invención, que es capaz de transmitir esfuerzos en los dos sentidos. De este modo, la presente invención propone una modificación de la disposición geométrica de los elementos que componen el mecanismo correspondiente a la invención descrita en la solicitud de patente española n.e ES-2026783-A6, eliminando la condición de confluencia de todas las fuerzas en un polo, de tal modo que convierte al mecanismo en reversible y consecuentemente susceptible de nuevas aplicaciones. Asimismo, en la época en la que la solicitud de patente española n.e ES-2026783-A6 fue presentada, este tipo de elementos mecánicos se fabricaban en metal y desde entonces han aparecido nuevos materiales, que confieren características dinámicas y superficiales diferentes. El cambio de geometría propuesto por la invención permite la adaptación a esta nueva circunstancia, así como el aprovechamiento de sus ventajas, desde el punto de vista de reducción de costes y mejor aprovechamiento de la fuerza como consecuencia del material de la superficie de contacto entre elementos del dispositivo. Finalmente, se contempla el cambio producido en los costes de fabricación de elementos electromecánicos y la precisión del control electrónico, que permite añadir este tipo de elementos para nuevas aplicaciones, tal y como se explica más detalladamente más adelante, como por ejemplo en cajas de cambios de vehículos automóviles híbridos. Similar to the solution proposed in the case of machines of steam for the limitation of reversibility, in the case of the invention a mechanism is proposed whose movement is not flat and in which the number of axes that converge at one point is greater than two. Regarding the time when the Spanish patent application n. e ES-2026783-A6 was presented, the evolution of the machines of mechanized and the incorporation of the electronics to the same ones has given rise to the gradual appearance of machines of mechanized of three, four and five or more axes, that allow the carving of parts with complex surfaces, capable of gearing by rolling although their axes are not cut, which was not possible at that time, and obviously even less at the time when the inconvenience of reversibility was solved in the case of machines steam. Therefore, this technical evolution has made it possible to eliminate the requirement of coincidence of forces in the same pole, which, as in the case of the device of the invention, allow the design of mechanisms in which pairs of forces appear capable of making the mechanism it is reversible, as in the case of the present invention, which is capable of transmitting efforts in both directions. Thus, the present invention proposes a modification of the geometric arrangement of the elements that make up the mechanism corresponding to the invention described in the Spanish patent application n. and ES-2026783-A6, eliminating the confluence condition of all forces on a pole, in such a way that it makes the mechanism reversible and consequently susceptible to new applications. Also, at the time when the Spanish patent application n. e ES-2026783-A6 was presented, this type of mechanical elements were made of metal and since then new materials have appeared, which confer different dynamic and surface characteristics. The change in geometry proposed by the invention allows adaptation to this new circumstance, as well as the use of its advantages, from the point of view of cost reduction and better use of force as a result of the material of the contact surface between elements Of the device. Finally, the change in the manufacturing costs of electromechanical elements and the precision of the electronic control are contemplated, which allows adding this type of elements for new applications, as explained in more detail below, such as in gearboxes of hybrid cars.
El dispositivo que la invención propone es un aparato sencillo que tiene
poco volumen, en comparación con los dispositivos del estado de la técnica y considerando las reducciones que permite conseguir. A diferencia del dispositivo descrito en la solicitud de patente española n.e ES-2026783-A6, supone un avance en cuanto a geometría que permite la reversibilidad del conjunto y su aplicación como aparato regulador de velocidad e inversor del sentido de giro, incluyendo el punto muerto. Asimismo, el dispositivo de la invención puede ser utilizado cuando La potencia aplicada al eje de entrada sea superior a la potencia en el eje de salida, es decir cuando el motor esté empujando o a la inversa, cuando el motor esté reteniendo. En el caso de la solicitud de patente española n.e ES-2026783-A6 todos los ejes concurren en un único punto fijo, por lo que el mecanismo es irreversible, es decir que requiere que en todo momento la potencia del motor sea superior a la potencia resistente, lo cual venía condicionado, en dicho caso, por la imposibilidad de fabricar engranes capaces de funcionar por rodadura con las máquinas de mecanizado de dos ejes, existentes en aquel momento. Asimismo, la presente invención, respecto a otros dispositivos del estado de la técnica, presenta las ventajas derivadas del hecho de que el movimiento de las piezas se realiza en tres dimensiones, en lugar de ser bidimensional o plano, lo que permite mayor rendimiento, y menor número de piezas que cualquier otro mecanismo de modificación de par. The device proposed by the invention is a simple device that has low volume, in comparison with the devices of the prior art and considering the reductions it allows to achieve. Unlike the device described in the Spanish patent application n. and ES-2026783-A6, represents an advance in terms of geometry that allows the reversibility of the assembly and its application as a speed regulator and inverter of the direction of rotation, including the neutral. Also, the device of the invention can be used when the power applied to the input shaft is greater than the power in the output shaft, that is when the engine is pushing or vice versa, when the engine is holding. In the case of the Spanish patent application n. and ES-2026783-A6 all axes concur in a single fixed point, so the mechanism is irreversible, that is to say that it requires that at all times the engine power be greater than the resistant power, which was conditioned, in said case, due to the impossibility of manufacturing gears capable of running by rolling with the two-axis machining machines, existing at that time. Also, the present invention, with respect to other devices of the state of the art, presents the advantages derived from the fact that the movement of the pieces is carried out in three dimensions, instead of being two-dimensional or flat, which allows greater performance, and fewer parts than any other torque modification mechanism.
Entre las aplicaciones que permite la invención, se encuentra su uso en una caja de caja de cambios, la cual, a su vez, puede ser utilizada en un vehículo automóvil, en motores eléctricos o en aplicaciones eólicas, en el caso particular de un aerogenerador. Among the applications allowed by the invention is its use in a gearbox, which, in turn, can be used in a motor vehicle, electric motors or wind applications, in the particular case of a wind turbine .
En el caso de los vehículos automóviles, se contempla de manera particular su utilización en vehículos híbridos, con las ventajas que la conexión con un ordenador del automóvil que ello conlleva. In the case of motor vehicles, their use in hybrid vehicles is particularly contemplated, with the advantages that the connection with a car computer entails.
Asimismo, de manera alternativa al uso del dispositivo de la invención en una caja de cambios, se contempla su uso como diferencial, , tal y como se explica con mayor detalle en la realización preferente de la invención. La diferencia que presenta la invención respecto a la solicitud de patente española n.e ES- 2026783-A6 es que en lugar de un reductor con un eje de entrada y uno de salida,
tiene un eje de entrada y dos ejes de salida. Also, alternatively to the use of the device of the invention in a gearbox, its use as a differential is contemplated, as explained in greater detail in the preferred embodiment of the invention. The difference presented by the invention with respect to the Spanish patent application n. and ES-2026783-A6 is that instead of a reducer with an input shaft and an output shaft, It has an input shaft and two output axes.
Basándose en la presente invención, es posible integrar dos ejes de entrada, suministradores de energía mecánica y uno de salida, receptor de energía mecánica o a la inversa, dos ejes de salida, que reciben energía mecánica y uno de entrada que aporta energía mecánica, con la particularidad de que las modificaciones de par y o velocidad de uno, dos o los tres ejes entre sí se realiza en continuo, sin escalones. La transmisión de energía mecánica a través de un eje se define por el par y la velocidad de rotación, de modo que la potencia transmitida es producto del par por la velocidad de rotación. Por ello, un mecanismo que conecta tres ejes permite relacionar la regulación de par y velocidad de los ejes entre sí. Este mecanismo permite por ejemplo, que uno de los ejes aporte o reciba par mecánico a velocidad uniforme, es decir entregue o reciba energía en régimen constante, mientras que las variaciones de par y/o velocidad se distribuyen entre los otros dos ejes. Based on the present invention, it is possible to integrate two input axes, mechanical energy suppliers and one output, mechanical energy receiver or conversely, two output axes, which receive mechanical energy and one input that provides mechanical energy, with the peculiarity that the modifications of torque and speed of one, two or all three axes are carried out continuously, without steps. The transmission of mechanical energy through an axis is defined by the torque and the speed of rotation, so that the transmitted power is a product of the torque by the speed of rotation. Therefore, a mechanism that connects three axes makes it possible to relate the torque and speed regulation of the axes to each other. This mechanism allows, for example, that one of the axes provide or receive mechanical torque at a uniform speed, that is, deliver or receive energy in a constant regime, while the torque and / or speed variations are distributed between the other two axes.
Un ejemplo clásico de un mecanismo similar es el diferencial de automóvil, que recibe potencia del motor y la reparte entre los ejes de salida. El diferencial está diseñado originalmente para absorber diferencias pequeñas de rotación entre ruedas en las curvas. La diferencia fundamental entre el mecanismo objeto de la presente invención y un diferencial del estado de la técnica, está en que los diferenciales del estado de la técnica se basan en movimientos de sus componentes en torno a ejes paralelos u ortogonales, mientras que la presente invención emplea ejes con ángulos diferentes de cero o noventa grados, lo que le confiere características muy distintas. A classic example of a similar mechanism is the car differential, which receives engine power and distributes it between the output shafts. The differential is originally designed to absorb small rotation differences between wheels in curves. The fundamental difference between the mechanism object of the present invention and a differential of the state of the art, is that the differentials of the state of the art are based on movements of its components around parallel or orthogonal axes, while the present invention it uses axes with different angles of zero or ninety degrees, which gives it very different characteristics.
El dispositivo de la invención es aplicable en sistemas que requieran una característica de comportamiento uniforme en velocidad o par en uno de los ejes y se quiera distribuir las fluctuaciones de potencia entre los otros dos ejes. Por ejemplo en producción de electricidad, se requiere homogeneidad en el régimen de rotación del alternador, a pesar de que se den fluctuaciones en el suministro o consumo de potencia. Este es el caso de las energías eólicas o marinas, en las cuales la potencia aportada varía, pero la frecuencia de la corriente producida debe permanecer constante, y lo mismo ocurre con el consumo y distribución de
electricidad, en donde la frecuencia debe ser invariable pese a las fluctuaciones de la demanda. Existen igualmente procesos industriales en los cuales la calidad del proceso puede estar condicionada por que el régimen de rotación de un eje o el par sean uniformes. The device of the invention is applicable in systems that require a characteristic of uniform behavior in speed or torque in one of the axes and it is desired to distribute the power fluctuations between the other two axes. For example in electricity production, homogeneity is required in the rotation regime of the alternator, despite fluctuations in power supply or consumption. This is the case of wind or marine energy, in which the input power varies, but the frequency of the current produced must remain constant, and the same occurs with the consumption and distribution of electricity, where the frequency must be invariable despite fluctuations in demand. There are also industrial processes in which the quality of the process may be conditioned by the uniform rotation rate of an axis or the torque.
Otras aplicaciones que se contemplan para el dispositivo de la invención son aquellas en las que la regulación de par sea un aspecto importante, como por ejemplo en arranque de motores eléctricos, tanto de automoción, como grandes motores eléctricos, de obras públicas e ingeniería en general. Asimismo, en aquellas aplicaciones en las que la seguridad en el mantenimiento del giro del eje o la velocidad de respuesta a situaciones sean importantes, como por ejemplo en helicópteros, así como aquellas en las que el rendimiento sea un aspecto importante, como por ejemplo en el sector naval, en aplicaciones en las que se utilicen motores de velocidad media y se requiera invertir el sentido de giro o regular las revoluciones en función de la carga del buque. Other applications that are contemplated for the device of the invention are those in which the torque regulation is an important aspect, such as for example when starting electric motors, both automotive and large electric motors, public works and engineering in general. . Also, in those applications in which the safety in the maintenance of the rotation of the axis or the speed of response to situations are important, such as in helicopters, as well as those in which the performance is an important aspect, such as in the naval sector, in applications where medium speed engines are used and it is required to reverse the direction of rotation or regulate the revolutions depending on the ship's load.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical implementation thereof, a set of drawings is attached as an integral part of said description. In an illustrative and non-limiting manner, the following has been represented:
La figura 1 .- Muestra una vista esquemática, según una sección longitudinal, de una realización del dispositivo para modificar par que la invención propone, en la que puede apreciarse que se cumple la condición de que los ejes y cúspides de conos de todos los elementos de transmisión no confluyen en un único punto fijo. Figure 1 .- Shows a schematic view, according to a longitudinal section, of an embodiment of the device for modifying the pair proposed by the invention, in which it can be seen that the condition that the axes and cones cusps of all the elements is met of transmission do not converge on a single fixed point.
La figura 2.- Muestra una vista esquemática, según una sección longitudinal, de una variante de realización del dispositivo de la invención, que comprende dos ejes de salida, para su aplicación como diferencial.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Figure 2.- Shows a schematic view, according to a longitudinal section, of an embodiment variant of the device of the invention, comprising two output shafts, for application as a differential. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A la vista de las figuras reseñadas puede observarse cómo en una de las posibles realizaciones de la invención el dispositivo para modificar par que la invención propone comprende un eje de entrada (1 ) y un eje de salida (6) que se prolongan según un primer eje geométrico (10). In view of the aforementioned figures it can be seen how in one of the possible embodiments of the invention the device for modifying the pair proposed by the invention comprises an input shaft (1) and an output shaft (6) that extend according to a first geometric axis (10).
Por su parte, el eje de entrada (1 ) está conectado con un plato de arrastre (7) que a su vez está conectado con un eje inclinado (3) que se prolonga según un eje geométrico inclinado (5) respecto de dicho primer eje geométrico (10).For its part, the input shaft (1) is connected to a drive plate (7) which in turn is connected to an inclined axis (3) that extends along an inclined geometric axis (5) with respect to said first axis geometric (10).
Tal y como puede apreciarse en la sección longitudinal de la figura 1 , en todo momento el primer eje geométrico (10) y el eje geométrico inclinado (5) se cortan en un polo (8) o punto fijo. De acuerdo con la invención, el dispositivo comprende dos elementos planetarios de transmisión (2, 12) que se mantienen solidarios y separados entre sí mediante un elemento de separación (9), de forma que no puede existir movimiento relativo entre ellos. Dichos elementos planetarios de transmisión (2, 12) pueden rotar respecto del eje inclinado (3), de manera que un primer elemento planetario de transmisión (2) está operativamente conectado con un elemento de transmisión fijoAs can be seen in the longitudinal section of Figure 1, at all times the first geometric axis (10) and the inclined geometric axis (5) are cut into a pole (8) or fixed point. According to the invention, the device comprises two planetary transmission elements (2, 12) that are held integral and separated from each other by means of a separation element (9), so that there can be no relative movement between them. Said planetary transmission elements (2, 12) can rotate with respect to the inclined axis (3), so that a first planetary transmission element (2) is operatively connected with a fixed transmission element
(4) que está conectado a una carcasa (15) que comprende el dispositivo, mientras que un segundo elemento planetario de transmisión (12) está operativamente conectado con un elemento de transmisión de salida (13) que está conectado con el eje de salida (6). (4) which is connected to a housing (15) comprising the device, while a second planetary transmission element (12) is operatively connected to an output transmission element (13) that is connected to the output shaft ( 6).
Tal y como se ha representado en la figura 1 , en todo instante existe una línea imaginaria (1 1 ) cuyo primer extremo coincide con el contacto entre el primer elemento planetario de transmisión (2) y el elemento de transmisión fijo (4) y cuyo segundo extremo coincide con el contacto entre el segundo elemento planetario de transmisión (12) y el elemento de transmisión de salida (13), donde dicha línea imaginaria (1 1 ) nunca pasa por el polo (8). Asimismo, de acuerdo con una realización preferente de la invención, en todo momento la línea imaginaria (1 1 ) mantiene una distancia (14) constante respecto al polo (8).
El conjunto de ejes de los conos primitivos de los engranes o de las coronas, no coinciden en un solo punto, pudiendo coincidir en dos puntos diferentes o no coincidir en punto alguno. En este sentido en la realización representada en la figura 1 , se ha evitado la confluencia de centros de conos primitivos, permitiendo movimientos cónicos y dientes de tallado cónico, mientras que en la figura 2, se ha recurrido a que el centro de los engranes quede fuera del eje, de modo que tendremos movimientos conoidales y dientes diferentes en forma que los cónicos tradicionales en el dibujo se puede ver cómo la corona del segundo elemento planetario de transmisión (12) es llamativamente más pequeña que la corona del elemento de transmisión de salida (13). As shown in Figure 1, there is at all times an imaginary line (1 1) whose first end coincides with the contact between the first planetary transmission element (2) and the fixed transmission element (4) and whose The second end coincides with the contact between the second planetary transmission element (12) and the output transmission element (13), where said imaginary line (1 1) never passes through the pole (8). Also, according to a preferred embodiment of the invention, at all times the imaginary line (1 1) maintains a constant distance (14) from the pole (8). The set of axes of the primitive cones of the gears or crowns, do not coincide in a single point, being able to coincide in two different points or not to coincide in any point. In this sense, in the embodiment represented in figure 1, the confluence of centers of primitive cones has been avoided, allowing conical movements and conical carving teeth, while in figure 2, the center of the gears is used off the axis, so that we will have different known movements and teeth in a way that the traditional conics in the drawing can be seen how the crown of the second planetary transmission element (12) is strikingly smaller than the crown of the output transmission element (13).
Si bien en la realización de la invención que se ha representado en las figuras, los elementos de transmisión (2, 4, 12, 13) consisten en coronas dentadas, preferentemente cónicas, que engranan entre sí, también se contempla la posibilidad de que dichos elementos de transmisión (2, 4, 12, 13) consistan en platos de fricción. Although in the embodiment of the invention that has been represented in the figures, the transmission elements (2, 4, 12, 13) consist of toothed crowns, preferably conical, which engage with each other, the possibility is also contemplated that said Transmission elements (2, 4, 12, 13) consist of friction plates.
La invención contempla disponer de varios engranes motrices, por ejemplo si el planetario tiene imanes permanentes y hay bobinas en la carcasa (15). Asimismo, se contempla la posibilidad de que falte un eje de salida (6), es decir, en cuyo caso se acciona el movimiento de la carcasa (15), que puede consistir en una antena parabólica. The invention contemplates having several driving gears, for example if the planetarium has permanent magnets and there are coils in the housing (15). It also contemplates the possibility of missing an output shaft (6), that is, in which case the movement of the housing (15) is activated, which may consist of a satellite dish.
Una característica de este dispositivo es la posibilidad de su empleo como máquina eléctrica. Por ejemplo, en el caso de que el número de dientes de las coronas de entrada 2 y 4 sean iguales, el conjunto planetario mantendría un movimiento axial, sin rotación. Si se colocasen imanes permanentes en ese planetario, sería posible extraer electricidad en bobinas ubicadas en la carcasa al tiempo que se obtiene rotación en el eje de salida o a la inversa, aportando electricidad a las bobinas se generaría par motor añadido al eje de salida. A feature of this device is the possibility of its use as an electric machine. For example, in the case that the number of teeth of the entrance crowns 2 and 4 are equal, the planetary assembly would maintain an axial movement, without rotation. If permanent magnets were placed in that planetarium, it would be possible to extract electricity in coils located in the housing while rotating in the output shaft or vice versa, providing electricity to the coils would generate torque added to the output shaft.
Asimismo, de manera alternativa al uso del dispositivo de la invención en una caja de cambios, se contempla su uso como diferencial, tal y como se ha representado en la figura 2. En este caso, el eje de entrada 1 acciona el movimiento
del eje inclinado 3 que se encuentra empotrado en el plato 7, provocando el movimiento de la rueda planetaria que actúa como elemento de separación 9 que aloja las coronas del primer 2 y segundo 12 elemento planetario de transmisión, que engranan con las coronas del elemento de transmisión fijo 4 y el elemento de transmisión de salida 13, soportadas por los platos libres 1 1 ' y 10' respectivamente. Also, alternatively to the use of the device of the invention in a gearbox, its use as a differential is contemplated, as shown in Figure 2. In this case, the input shaft 1 drives the movement of the inclined axis 3 that is embedded in the plate 7, causing the movement of the planetary wheel that acts as a separation element 9 that houses the crowns of the first 2 and second 12 planetary transmission element, which engage with the crowns of the element of fixed transmission 4 and the output transmission element 13, supported by the free plates 1 1 'and 10' respectively.
El elemento característico de esta disposición consiste en que las coronas 2 y 12 están separadas y tienen diferente diámetro y número de dientes, motivo por el cual no existe coincidencia en un mismo polo de sus conoides primitivos. The characteristic element of this arrangement is that crowns 2 and 12 are separated and have different diameter and number of teeth, which is why there is no coincidence in the same pole of their primitive coneides.
Para explicar la característica de esta disposición, imaginemos que las coronas 2 y 12 fuesen idénticas y estuviesen juntas, de modo que el movimiento de ambas fuese idéntico y oscilasen alrededor del polo en el que confluyen ejes 1 y 3. Al girar el eje 1 , el plato 9 oscilaría rodando respecto a las ruedas 4 y 13, y no habría transmisión de par. To explain the characteristic of this arrangement, imagine that crowns 2 and 12 were identical and were together, so that the movement of both were identical and oscillated around the pole where axes 1 and 3 converge. When turning axis 1, the plate 9 would oscillate rolling with respect to wheels 4 and 13, and there would be no torque transmission.
La disposición de la figura 2, obliga a que las ruedas 10' y 1 1 ' roten a diferente velocidad, debido a que los diámetros de las coronas 4 y 13 son diferentes y la relación de reducción lo es igualmente. Aparece en consecuencia una transmisión de par a ambas ruedas. La diferencia en la velocidad de rotación se corrige mediante los engranajes 14' y 16, de modo que la velocidad de salida de los ejes 5 y 6 pueda ser idéntica en el caso en que el par resistente sea similar. La diferencia que presenta la invención respecto a la solicitud de patente española n.e ES-2026783-A6 es que en lugar de un reductor con un eje de entrada y uno de salida, tiene un eje de entrada y dos ejes de salida. De acuerdo con dicha realización como diferencial, el eje de entrada es el vertical inferior y los de salida los laterales horizontales, siendo las ruedas dentadas los satélites. The arrangement of figure 2, forces the wheels 10 'and 1 1' to rotate at different speeds, because the diameters of crowns 4 and 13 are different and the reduction ratio is the same. A torque transmission to both wheels appears accordingly. The difference in rotation speed is corrected by gears 14 'and 16, so that the output speed of axes 5 and 6 can be identical in the case where the resistant torque is similar. The difference presented by the invention with respect to the Spanish patent application n. and ES-2026783-A6 is that instead of a gearbox with an input shaft and an output, having an input shaft and two output shafts. In accordance with said embodiment as a differential, the input axis is the lower vertical and the output ones are the horizontal sides, the wheels being the satellites.
Por lo tanto, la realización del dispositivo representada en la figura 1 comprende un plato de arrastre (7), de forma la disposición de la geometría del conjunto de elementos de transmisión móviles constituye un reductor, donde el movimiento de rotación de dicho plato de arrastre (7) hace que se mueva el eje
inclinado (3). A su vez, el dispositivo comprende dos elementos planetarios de transmisión (2, 12) que están montados, con posibilidad de rotación libre, sobre dicho eje inclinado (3). En el caso de platos de fricción la transmisión de movimiento se realiza mediante contacto. Therefore, the embodiment of the device shown in Figure 1 comprises a drag plate (7), so that the arrangement of the geometry of the set of mobile transmission elements constitutes a reducer, where the rotational movement of said drag plate (7) causes the shaft to move inclined (3). In turn, the device comprises two planetary transmission elements (2, 12) that are mounted, with the possibility of free rotation, on said inclined axis (3). In the case of friction plates, the transmission of movement is carried out by contact.
En el dispositivo, no existe una confluencia en un solo punto de fuerzas de transmisión de par de los diferentes ejes de las piezas móviles, manteniéndose la característica de que un eje está inclinado y soportado sobre una corona en rotación, con independencia de que dicho eje corte a los demás o no lo haga. La característica de no confluencia de fuerzas provoca que al imprimir un par motor a la rueda o conjunto de ruedas que pueden girar alrededor del eje inclinado (3), aparezca un par de fuerzas sobre dicho eje inclinado (3) que le obligue a rotar, provocando de este modo el giro de la rueda sobre la que dicho eje inclinado (3) está soportado. In the device, there is no confluence at a single point of torque transmission forces of the different axes of the moving parts, maintaining the characteristic that an axis is inclined and supported on a rotating crown, regardless of whether said axis Cut others or don't. The feature of non-confluence of forces causes that when printing a motor torque to the wheel or set of wheels that can rotate around the inclined axis (3), a pair of forces appears on said inclined axis (3) that forces it to rotate, thereby causing the wheel to rotate on which said inclined axle (3) is supported.
El funcionamiento del dispositivo es el siguiente, un medio motriz externo al dispositivo, como puede ser un motor, hace girar el eje de entrada (1 ), provocando el movimiento del eje inclinado (5), de modo que los elementos planetarios de transmisión (2, 12) quedan sometidos a un movimiento de rotación cónica o conoidal. En su movimiento oscilante, el primer elemento planetario de transmisión (2) conecta en un punto con el elemento de transmisión fijo (4), que es fijo a la carcasa (15), aunque también puede ser móvil y rotar accionado por un elemento externo. La combinación de la rotación del eje inclinado (3), junto con la limitación impuesta por la conexión con el elemento de transmisión fijo (4) induce un movimiento de rotación al primer elemento planetario de transmisión (2), que es transmitido al segundo elemento planetario de transmisión (12) produciendo el movimiento del eje de salida (6) a través del elemento de transmisión de salida (13). The operation of the device is as follows, a driving means external to the device, such as an engine, rotates the input shaft (1), causing the movement of the inclined shaft (5), so that the planetary transmission elements ( 2, 12) are subjected to a cone or conical rotation movement. In its oscillating movement, the first planetary transmission element (2) connects at one point with the fixed transmission element (4), which is fixed to the housing (15), although it can also be mobile and rotate driven by an external element . The combination of the rotation of the inclined axis (3), together with the limitation imposed by the connection with the fixed transmission element (4) induces a rotation movement to the first planetary transmission element (2), which is transmitted to the second element planetary transmission (12) producing the movement of the output shaft (6) through the output transmission element (13).
La característica de que al menos uno de los diferentes ejes y cúspides de los conos de los engranajes no coincidan en un punto del espacio, confiere al mecanismo la posibilidad de transmitir par en sentido inverso, es decir, que aplicando par motor en el eje de salida (6), aparezca movimiento en el eje de entrada (1 ). Por lo tanto, el elemento característico de la presente invención consiste en que no exista confluencia de todos los ejes (1 , 5, 4, 2, 12, 13 y 6), de
modo que sea posible la aparición de fuerzas no confluyentes y consecuentemente aparición de pares de fuerzas que permiten que si se conecta un aparato motor al eje de salida (6), aparezca movimiento en el eje de entrada (1 ). Como consecuencia de lo anterior, el dispositivo es de aplicación en cualquier utilidad en la que el elemento motor tenga que trabajar como freno en ocasiones, por ejemplo un automóvil, y en todos los casos en los que la potencia motriz deba ser mayor que la resistente, con lo que se puede utilizar el dispositivo como elemento inversor de giro, tal y como se explica seguidamente. Los ejes de entrada (1 ) y salida (6) giran en el mismo sentido o en sentido contrario en función de que el elemento de transmisión fijo (4) tenga más dientes que el primer elemento planetario de transmisión (2) o a la inversa. Lo mismo ocurre con la relación de dientes entre el segundo elemento planetario de transmisión (12) y el elemento de transmisión de salida (13). Si en lugar de mantenerse fijo el elemento de transmisión fijo (4) a la carcasa (15), se le induce un movimiento, o se le permite girar mediante un mecanismo de fricción, el mecanismo puede ser empleado como inversor del sentido de giro, como embrague en el caso de determinada relación de velocidades en las coronas (2, 4) o como regulador de par o velocidad. Lo que constituye una característica propia de la geometría de este mecanismo, que permite su empleo como regulador, embrague e inversor de velocidad. The characteristic that at least one of the different axes and cusps of the gear cones does not coincide at a point in space, gives the mechanism the possibility of transmitting torque in the reverse direction, that is, applying torque to the axis of output (6), movement appears on the input shaft (1). Therefore, the characteristic element of the present invention is that there is no confluence of all axes (1, 5, 4, 2, 12, 13 and 6), of so that it is possible the appearance of non-confluent forces and consequently the appearance of pairs of forces that allow if a motor apparatus is connected to the output shaft (6), movement appears on the input shaft (1). As a consequence of the above, the device is applicable in any utility in which the motor element has to work as a brake at times, for example a car, and in all cases in which the driving power must be greater than the resistant one , with which the device can be used as a turning inverter, as explained below. The input (1) and output (6) axes rotate in the same direction or in the opposite direction depending on whether the fixed transmission element (4) has more teeth than the first planetary transmission element (2) or vice versa. The same applies to the relationship of teeth between the second planetary transmission element (12) and the output transmission element (13). If instead of keeping the fixed transmission element (4) fixed to the housing (15), a movement is induced, or it is allowed to rotate by means of a friction mechanism, the mechanism can be used as an inverter of the direction of rotation, as a clutch in the case of a certain speed ratio in the crowns (2, 4) or as a torque or speed regulator. What constitutes a characteristic characteristic of the geometry of this mechanism, which allows its use as a regulator, clutch and speed inverter.
En la realización representada, el primer eje geométrico (10) es coincidente con los ejes de entrada (1 ) y salida (6) del par motor y par resistente. Al mismo tiempo se corta con el eje geométrico inclinado (5) en el polo (8), que constituye un punto fijo o cúspide del cono de rotación del eje inclinado (3). Los elementos planetarios de transmisión (2, 12) que giran con respecto al eje inclinado (3), están separados mediante el elemento de separación (9), de modo que se asegura que las cúspides de sus conos estén alejadas del polo (8). Gracias a esta disposición, la línea imaginaria (1 1 ) que une los puntos de esfuerzo de los engranes, queda alejada del polo (8) una distancia (14), lo que supone que aparece un par de fuerzas que provoca la rotación del eje inclinado (3) incluso en el caso de que el motor esté conectado al eje de salida (6), permitiendo que ambos ejes (1 , 6) puedan actuar como eje motor o eje resistente. Al cortarse el eje móvil inclinado (3)
con el primer eje geométrico (10) se genera una geometría polar, cuyo polo (8) es un punto en el que pueden cortarse dos o más ejes pero existe al menos un eje (1 1 ) que no pasa por dicho polo. Se contempla que la conexión entre el primer elemento planetario de transmisión (2) y la carcasa (15) exterior se realice mediante otro tipo de mecanismo que limita o regula el giro de la misma. Asimismo, se contempla que el dispositivo incorpore elementos que permiten generar o consumir electricidad basados en principios de electromagnetismo. In the embodiment shown, the first geometric axis (10) is coincident with the input (1) and output (6) axes of the motor torque and resistant torque. At the same time it is cut with the inclined geometric axis (5) on the pole (8), which constitutes a fixed or cusp point of the cone of rotation of the inclined axis (3). The planetary transmission elements (2, 12) that rotate with respect to the inclined axis (3), are separated by the separation element (9), so as to ensure that the cusps of their cones are far from the pole (8) . Thanks to this arrangement, the imaginary line (1 1) that joins the effort points of the gears, is removed from the pole (8) a distance (14), which means that a pair of forces appears that causes the axis to rotate inclined (3) even if the motor is connected to the output shaft (6), allowing both axes (1, 6) to act as a motor shaft or sturdy shaft. When cutting the inclined moving shaft (3) with the first geometric axis (10) a polar geometry is generated, whose pole (8) is a point where two or more axes can be cut but there is at least one axis (1 1) that does not pass through said pole. It is contemplated that the connection between the first planetary transmission element (2) and the outer casing (15) is made by another type of mechanism that limits or regulates its rotation. Likewise, it is contemplated that the device incorporates elements that allow generating or consuming electricity based on electromagnetism principles.
En el caso de un vehículo híbrido, este sistema permite acoplar un motor eléctrico junto con un motor de combustión, de modo que ambos aportan potencia al reductor y la suma de ambas aportaciones sale por el tercer eje, conectado a las ruedas. El conjunto de ambos motores debe aportar la potencia que requiere el vehículo, en función de las condiciones de la carretera y de la demanda del conductor. Una aplicación concreta consiste en que el motor de combustión trabaje a régimen constante o si se desea, siguiendo unas variaciones de régimen pequeñas que permita sacar el máximo rendimiento al motor de combustión. Por ejemplo se puede elegir un régimen para vehículo estacionado, un régimen en caso de aceleración del vehículo y un régimen en caso de retención.In the case of a hybrid vehicle, this system allows an electric motor to be coupled together with a combustion engine, so that both provide power to the reducer and the sum of both contributions comes from the third axle, connected to the wheels. The set of both engines must provide the power required by the vehicle, depending on the road conditions and the driver's demand. A specific application is that the combustion engine works at a constant rate or if desired, following small regime variations that allow maximum performance to the combustion engine. For example you can choose a regime for parked vehicles, a regime in case of acceleration of the vehicle and a regime in case of retention.
Con este condicionante, el motor eléctrico debe realizar la función de absorber las variaciones de potencia que demande el conductor o la carretera. With this conditioner, the electric motor must perform the function of absorbing the power variations demanded by the driver or the road.
El sistema de regulación del conjunto motor en este caso es el siguiente: Desde el pedal de acelerador del puesto de conducción, se actúa sobre un ordenador de regulación conectado a sensores y elementos de seguridad del vehículo. Desde el ordenador, se actúa en paralelo tanto a: The regulation system of the engine assembly in this case is as follows: From the accelerator pedal of the driving position, a control computer connected to sensors and vehicle safety elements is operated. From the computer, it acts in parallel to both:
1 ) una señal de regulación al motor eléctrico como a, 1) a regulation signal to the electric motor such as a,
2) una señal de régimen del motor de combustión. 2) a combustion engine speed signal.
En este ejemplo concreto de acoplamiento de motores, se puede ver una ventaja de utilización del sistema, gracias al cual, es posible la incorporación de un ordenador que ayuda a la reacción rápida y segura del vehículo ante una
demanda del conductor. El ordenador puede calcular la demanda de potencia que está apareciendo en las ruedas, como consecuencia de las circunstancias de la carretera, interpretar la demanda que realiza el conductor, calcular la potencia que debe aportar el motor eléctrico y mandar una señal al motor de combustión de modo que el consumo sea óptimo, con pequeñas variaciones de régimen. In this specific example of motor coupling, you can see an advantage of using the system, thanks to which, it is possible to incorporate a computer that helps the rapid and safe reaction of the vehicle to a driver demand. The computer can calculate the power demand that is appearing on the wheels, as a consequence of the road circumstances, interpret the demand made by the driver, calculate the power that the electric motor must provide and send a signal to the combustion engine of so that consumption is optimal, with small regime variations.
Los cálculos del ordenador se realizan en milésimas de segundo, lo cual permite que las reacciones del automóvil sean muy rápidas en comparación con los sistemas actuales, cuyo esquema de regulación es el siguiente: Desde el puesto de conducción, se actúa en paralelo sobre: The computer calculations are made in thousandths of a second, which allows the car's reactions to be very fast compared to the current systems, whose regulation scheme is as follows: From the driving position, it acts in parallel on:
1 ) el sistema de control por el conductor de la adaptación de par motor (caja de cambios manual o automática), y 1) the driver's control system of the torque adaptation (manual or automatic gearbox), and
2) el pedal de acelerador. 2) the accelerator pedal.
Tanto desde 1 ) como desde 2) se actúa sobre el sistema mecánico o electromecánico de transmisión de instrucciones del puesto de conducción al sistema de tracción (cables de embrague, cable de acelerador, palancas, sincronizadores, etc.), y de ahí se actúa sobre los sistemas electromecánicos para la aceleración (turbo, EGR, avance de inyección, avance de encendido, sistema de escape, sonda lambda, catalizador, etc.). Both from 1) and from 2), the mechanical or electromechanical system for transmitting instructions from the driving position to the traction system (clutch cables, throttle cable, levers, synchronizers, etc.) is operated, and from there it is operated on electromechanical systems for acceleration (turbo, EGR, injection feed, ignition feed, exhaust system, lambda probe, catalyst, etc.).
En este sistema, el conductor realiza una serie de acciones que aprende en la autoescuela, que incluyen una serie de movimientos y cálculos mentales en caso de vehículos con caja de cambios manual o que se realizan con sistemas electromecánicos en caso de cajas automáticas. En ambos casos se requieren sistemas electromecánicos para conseguir variaciones rápidas del régimen del motor de combustión, que deben trabajar contra los efectos de inercia de las piezas de la caja de cambios, de los gases en el motor, y de los propios componentes del motor, como el cigüeñal, las poleas o el alternador. Como consecuencia de estos modos electromecánicos de transmisión, es habitual aceptar que existe un tiempo de demora, superior a un segundo o de varios segundos hasta que el motor alcanza el régimen deseado. La reducción de este tiempo de adaptación se realiza exclusivamente mediante el sobredimensionamiento del
motor, que implica mayor consumo, menor rendimiento y más inercia para acelerar y frenar el vehículo. In this system, the driver performs a series of actions that he learns in the driving school, which include a series of movements and mental calculations in the case of vehicles with manual gearboxes or that are performed with electromechanical systems in the case of automatic gearboxes. In both cases, electromechanical systems are required to achieve rapid variations in the combustion engine regime, which must work against the effects of inertia of the gearbox parts, the gases in the engine, and the engine components themselves, such as the crankshaft, pulleys or alternator. As a consequence of these electromechanical transmission modes, it is customary to accept that there is a delay time, longer than a second or several seconds until the engine reaches the desired rate. The reduction of this adaptation time is done exclusively by oversizing the engine, which implies higher consumption, lower performance and more inertia to accelerate and brake the vehicle.
Para entender la importancia de los tiempos de reacción desde la decisión del conductor hasta la entrega de potencia, basta un sencillo ejemplo: Un vehículo con motor de 60 KW de potencia acelera de 0 a 100 en unos 10 segundos, con un conductor experto. El consumo medio de ese vehículo sería de 4,5 litros a los 100 km. El mismo conductor y el mismo vehículo con un motor de 90 kW, puede acelerar de 0 a 100 en 8 segundos. Esto supone que 2 segundos empleados en decisiones y transmisión de las mismas a un sistema convencional de tracción del automóvil suponen un exceso de potencia en este caso de 30 kW, con un sobredimensionamiento de frenos y demás elementos mecánicos asociados al sobrepeso correspondiente a ese aumento de potencia. Este otro vehículo puede consumir unos 6,5 litros por cada 100 km. Por el contrario, un vehículo con un sistema de tracción basado en la presente invención, puede funcionar con un motor de 30 kW y un consumo inferior a 3 litros cada 100 km, gracias a que desaparece gran cantidad de elementos con inercia y la reacción del sistema se gestiona electrónicamente, con tiempos de transmisión de los deseos del conductor muy reducidos. To understand the importance of reaction times from the decision of the driver to the delivery of power, a simple example is enough: A vehicle with 60 KW motor accelerates from 0 to 100 in about 10 seconds, with an expert driver. The average consumption of that vehicle would be 4.5 liters per 100 km. The same driver and the same vehicle with a 90 kW engine can accelerate from 0 to 100 in 8 seconds. This means that 2 seconds used in decisions and transmission of them to a conventional car traction system suppose an excess of power in this case of 30 kW, with an oversizing of brakes and other mechanical elements associated with the overweight corresponding to that increase in power. This other vehicle can consume about 6.5 liters per 100 km. On the contrary, a vehicle with a traction system based on the present invention can operate with a 30 kW engine and a consumption of less than 3 liters per 100 km, thanks to the fact that a large number of elements with inertia disappear and the reaction of the The system is managed electronically, with very short transmission times of the driver's wishes.
Ejemplo de empleo en vehículo híbrido: Example of use in hybrid vehicle:
Supongamos una disposición similar a la figura 1 , caracterizada porque la corona 4, en lugar de encontrarse unida rígidamente a la carcasa, se ha dispuesto de modo que pueda girar accionada por un motor eléctrico que se utiliza como motor de control. Assume an arrangement similar to Figure 1, characterized in that the crown 4, instead of being rigidly attached to the housing, is arranged so that it can rotate driven by an electric motor that is used as a control motor.
Supongamos la siguiente relación de dientes de los engranajes: Assume the following gear teeth ratio:
Corona satélite 2: 40 dientes Corona de control 4: 22 dientes Satellite crown 2: 40 teeth Control crown 4: 22 teeth
Corona satélite 12: 17 dientesSatellite crown 12: 17 teeth
Corona de salida 13: 18 dientes. Crown output 13: 18 teeth.
Para una rotación del eje 1 accionado por ejemplo por un motor de
combustión, y una velocidad de control de la corona 4, aparecerían las siguientes velocidades de salida, según las fórmulas habituales empleadas en engranajes: For a rotation of axis 1 driven for example by a motor of combustion, and a crown control speed 4, the following output speeds would appear, according to the usual formulas used in gears:
Podemos ver cómo es posible tener en el eje de salida revoluciones negativas, es decir la marcha atrás, revoluciones nulas, el punto muerto y después toda la gama, en continuo de velocidades de salida. We can see how it is possible to have negative revolutions on the output shaft, that is, reverse gear, zero revolutions, neutral and then the entire range, in continuous output speeds.
Obsérvese igualmente que el motor de control invierte su velocidad para conseguir esa regulación. En las situaciones de velocidad negativa, el motor de control está actuando como freno y por tanto puede funcionar como generador de electricidad. Also note that the control motor reverses its speed to achieve that regulation. In negative speed situations, the control motor is acting as a brake and therefore can function as an electricity generator.
De este modo, en determinadas situaciones de aceleración, el motor de control aporta potencia al sistema consumiendo electricidad y en situaciones normales detrae potencia del sistema para recargar la batería. Thus, in certain acceleration situations, the control motor provides power to the system by consuming electricity and in normal situations it detracts power from the system to recharge the battery.
A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones
pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invención reivindicada.
In view of this description and set of figures, the person skilled in the art will be able to understand that the embodiments of the invention that have been described can be combined in multiple ways within the scope of the invention. The invention has been described according to some preferred embodiments thereof, but it will be apparent to the person skilled in the art that multiple variations they can be introduced into said preferred embodiments without exceeding the object of the claimed invention.
Claims
1 . - Dispositivo para modificar par que comprende al menos un eje de entrada (1 ) y al menos un eje de salida (6) que se prolongan según un primer eje geométrico (10), donde dicho, al menos un, eje de entrada (1 ) está conectado con un plato de arrastre (7) que a su vez está conectado con un eje inclinado (3) que se prolonga según un eje geométrico inclinado (5) respecto de dicho primer eje geométrico (10), de forma que en todo momento dicho primer eje geométrico (10) y dicho eje geométrico inclinado (5) se cortan o cruzan en un polo (8), caracterizado por que el dispositivo comprende al menos dos elementos planetarios de transmisión (2, 12) que se mantienen solidarios y separados entre sí y pueden rotar respecto del eje inclinado (3), de manera que un primer elemento planetario de transmisión (2) está operativamente conectado con un elemento de transmisión fijo (4) que está conectado a una carcasa (15) que comprende el dispositivo, mientras que un segundo elemento planetario de transmisión (12) está operativamente conectado con un elemento de transmisión de salida (13) que está conectado con dicho, al menos un, eje de salida (6), todo ello de tal forma que en todo instante existe una línea imaginaria (1 1 ) cuyo primer extremo coincide con el contacto entre el primer elemento planetario de transmisión (2) y el elemento de transmisión fijo (4) y cuyo segundo extremo coincide con el contacto entre el segundo elemento planetario de transmisión (12) y el elemento de transmisión de salida (13), donde dicha línea imaginaria (1 1 ) nunca pasa por el polo (8). one . - Device for modifying torque comprising at least one input axis (1) and at least one output axis (6) that extend along a first geometric axis (10), where said, at least one, input axis (1 ) is connected with a drive plate (7) which in turn is connected with an inclined axis (3) that extends along an inclined geometric axis (5) with respect to said first geometric axis (10), so that in all moment said first geometric axis (10) and said inclined geometric axis (5) are cut or crossed on a pole (8), characterized in that the device comprises at least two planetary transmission elements (2, 12) that remain integral and separated from each other and can rotate with respect to the inclined axis (3), so that a first planetary transmission element (2) is operatively connected with a fixed transmission element (4) that is connected to a housing (15) comprising the device while a second element plane Transmission io (12) is operatively connected to an output transmission element (13) that is connected to said at least one output shaft (6), all in such a way that at all times there is an imaginary line ( 1 1) whose first end coincides with the contact between the first planetary transmission element (2) and the fixed transmission element (4) and whose second end coincides with the contact between the second planetary transmission element (12) and the element output transmission (13), where said imaginary line (1 1) never passes through the pole (8).
2. - Dispositivo según la reivindicación 1 , en el que los elementos de transmisión (2, 4, 12, 13) consisten en coronas dentadas 2. - Device according to claim 1, wherein the transmission elements (2, 4, 12, 13) consist of toothed crowns
3. - Dispositivo según la reivindicación 1 , en el que los elementos de transmisión (2, 4, 12, 13) consisten en platos de fricción. 3. - Device according to claim 1, wherein the transmission elements (2, 4, 12, 13) consist of friction plates.
4.- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer elemento planetario de transmisión (2) se mantiene solidario al segundo elemento planetario de transmisión (12) mediante un elemento de separación (9).
4. Device according to any of the preceding claims, wherein the first planetary transmission element (2) is held integral with the second planetary transmission element (12) by means of a separation element (9).
5. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un eje de entrada (1 ) y un eje de salida (6) que se prolongan según el primer eje geométrico (10). 5. - Device according to any of the preceding claims, comprising an input shaft (1) and an output shaft (6) that extend along the first geometric axis (10).
6. - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en todo momento la línea imaginaria (1 1 ) mantiene una distancia (14) constante respecto al polo (8). 6. - Device according to any of the preceding claims, wherein at all times the imaginary line (1 1) maintains a constant distance (14) from the pole (8).
7. - Caja de caja de cambios que comprende un dispositivo para modificar par de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 7. - Gearbox comprising a device for torque modification according to any of the preceding claims.
8. - Diferencial basado en las reivindicaciones anteriores, cuyo funcionamiento es posible por la interposición de dos coronas locas operativamente conectadas al o los elementos planetarios. 8. - Differential based on the preceding claims, whose operation is possible by the interposition of two crazy crowns operatively connected to the planetary element (s).
9. - Vehículo automóvil que comprende un dispositivo para modificar par de acuerdo con cualquiera de reivindicaciones 1 a 6. 9. - Motor vehicle comprising a device for modifying torque according to any one of claims 1 to 6.
10. - Aerogenerador que comprende un dispositivo para modificar par de acuerdo con cualquiera de reivindicaciones 1 a 6.
10. - Wind turbine comprising a device for modifying torque according to any one of claims 1 to 6.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/ES2013/070429 WO2014207265A1 (en) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Device for modifying torque |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/ES2013/070429 WO2014207265A1 (en) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Device for modifying torque |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014207265A1 true WO2014207265A1 (en) | 2014-12-31 |
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ID=52141130
Family Applications (1)
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| PCT/ES2013/070429 WO2014207265A1 (en) | 2013-06-27 | 2013-06-27 | Device for modifying torque |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US211894A (en) * | 1879-02-04 | Improvement in differential gearing | ||
| GB191422839A (en) * | 1914-11-20 | 1915-11-18 | Alfred Arthur Quick | Improvements in Speed Reducing or Speed Multiplying Gears. |
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| GB2061450A (en) * | 1979-08-30 | 1981-05-13 | Davidson R | Swash Plate Planetary Gear |
| US4296647A (en) * | 1979-05-30 | 1981-10-27 | Vadetec Corporation | Differential transmission drive unit |
-
2013
- 2013-06-27 WO PCT/ES2013/070429 patent/WO2014207265A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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