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Title:
CONTINUOUS MECHANICAL GEAR-SHIFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1992/021896
Kind Code:
A1
Abstract:
Continuous mechanical gear-shift comprising at least one pair of trunco-conical pulleys (1, 2) with flexible transmission element (4) or elements, a power transmission mechanism (11), and an output planetary gear (16). One of the pulleys (1) is associated with the input shaft (E) of the gear-shift and the other pulley (2) is associated with the input shaft of the power transmission mechanism. The output shaft of the power transmission mechanism (11) actuates one of the elements of the planetary gear (16) (satellite carrier, sun or crown gear). The other two elements of said planetary gear (16) are associated one with the input shaft (6) and the other with the output shaft (5) of the gear-shift, which forms, the input shaft of a conventional stepped gear-shift. Preferably, the power transmission mechanism (11) consists of an intermedirary planetary gear. The-gear shift of the invention applies particularly to motor vehicles.

Inventors:
PARRAGA GARCIA JULIAN (ES)
Application Number:
PCT/ES1992/000046
Publication Date:
December 10, 1992
Filing Date:
May 26, 1992
Export Citation:
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Assignee:
ARAGONESA DE EQUIPAMIENTOS PAR (ES)
PARRAGA GARCIA JULIAN (ES)
International Classes:
F16H37/08; (IPC1-7): F16H37/08
Foreign References:
GB2115091A1983-09-01
EP0147646A11985-07-10
DE3538343A11986-05-15
US4470326A1984-09-11
GB700783A1953-12-09
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Claims:
REIVINDICACIONES
1. Cambio de velocidades mecánico continuo, ca_ racterizado porque comprende al menos una pareja de po¬ leas troncocónicas con elemento o elementos flexibles de transmisión entre ellas, un mecanismo de transmisión de potencia, y un engranaje planetario de salida; cuyas po¬ leas van relacionadas, una de ellas con el eje de entra¬ da del cambio y la otra con el eje de entrada del meca¬ nismo de transmisión de potencia; y cuyo mecanismo de transmisión de potencia tiene su eje de salida accionan¬ do uno de los elementos del engranaje planetario, porta satélites, sol o corona; estando los otros dos elementos de este engranaje planetario relacionados, uno de ellos con el eje de entrada y el otro con el eje de salida del cambio, constituyendo este segundo, preferentemente, el eje de entrada de un cambio de velocidades convencional de escalones.
2. Cambio según la reivindicación 1, caracteri zado porque el mecanismo de transmisión de potencia con siste en un engranaje planetario intermedio, cuyo porta satélites puede ser inmovilizado; estando una de las po¬ leas citadas relacionada con el eje de entrada del cam¬ bio y la otra con el sol o corona de dicho engranaje pla_ netario intermedio; y cuyo engranaje planetario interme dio va relacionado a través del elemento libre, corona o sol, con uno de los elementos del engranaje planetario de salida, portasatélites, sol o corona.
3. Cambio según la reivindicación 1, caracteri zado porque el mecanismo de transmisión de potencia con siste en un cambio de velocidades con dos relaciones de transmisión, cuyo eje de salida tiene capacidad de giro en sentidos opuestos.
4. Cambio según la reivindicación 1 y 2, carac terizado porque los dos engranajes planetarios son para lelos, disponiendo ambos engranajes en los elementos que los relacionan, de sendas ruedas dentadas que engranan entre sí a través de una rueda intermedia.
5. Cambio según la reivindicación 1 y 2, cara£ terizado porque los dos engranajes planetarios van dis puestos en alineación, estando relacionados una de las poleas y el sol o corona del engranaje planetario inter¬ medio mediante un par de ruedas dentadas que engranan con una rueda intermedia.
6. Cambio según la reivindicación 1, carácter.! zado porque los ejes de entrada y salida son coaxiales entre sí, siendo el eje de salida de configuración tubu¬ lar y discurriendo a través del mismo el eje de entrada. 7.
7. Cambio según la reivindicación 1, caracteri zado porque los ejes de entrada y salida van en alinea ción y opuestos entre sí, estando situado el eje de en¬ trada por el lado de las poleas y el eje de salida por el lado del engranaje planetario de salida.
8. Cambio según la reivindicación 1 y 2, cara£ terizado porque incluye una primera y una segunda pareja de poleas troncocónicas, relacionadas en cada pareja por los correspondientes elementos flexibles y con dos de las poleas pertenecientes una a cada pareja montadas so¬ bre un eje común; estando la polea libre de la primera pareja relacionada con el eje de entrada, mientras que la polea libre de la otra pareja se relaciona con el sol o corona del engranaje planetario intermedio, estando los dos engranajes planetarios dispuestos entre sí en alineación.
9. Cambio según la* reivindicación 1 y 2, cara£ terizado porque los dos engranajes planetarios van dis¬ puestos en alineación, llevando conectados coaxialmen'te el sol y portasatélites del engranaje planetario inter e dio sendas ruedas dentadas, las cuales pueden relacionar se entre sí mediante un manguito axialmente desplazable y dotado de dentado interno de sincronismo; pudiendo in movilizarse la rueda relacionada con el portasatélites al desacoplar la rueda solidaria del sol.
10. Cambio según la reivindicación 1 y 2, ca¬ racterizado porque el primero y segundo engranajes plañe, tarios van dispuestos en alineación, llevando montado él portasatélites del engranaje planetario intermedio un freno y un embrague.
Description:
CAMBIO DE VELOCIDADES MEC NICO CONTINUO

La presente invención se refiere a un cambia de velocidades mecánico continuo, especialmente destinado a vehículos automóviles, constituido de modo que permita au- ' mentar considerablemente la potencia a transmitir, 'respecto de los cambios continuos tradicionales.

* En la actualidad son conocidos unos variadores de velocidad que consisten, básicamente, en dos poleas si¬ tuadas en θjas paralelos, * realizándose la transmisión del movimiento entre ambas por una correa que tiene uπg sección trapecial. Cada una de las poleas está compuesta por dos - platoa o piezas discoidales coaxiales, solidarias al giro, cuyas siluetas interiores eπf -eπtadas son de configuración troncσcónica. Los platos y piezas discoidales de cada -polea pueden desplazarse relativamente entre sí,. aproximándose o alejándose, variando así las zonas anulares sobre las cuales apoyará la correa. Cuando los platos o piezas discoidales de cada polea -se aproximan entre si, las zonas anulares de apoyo de la correa aumentan de radio. Lo contrario sucede cuando se separan los platos' o piezas discoidales. Estas variaciones de radios en las poleas consiguen una variación continua de la relación de transmisión.

8asáπdose en la idea descrita del variadαr continuo, * la -firma DAF, holandesa,- lanzó al mercado, (posi¬ blemente hacia los comienzos de esta segunda mitad del sig¬ lo actual) su vehículo turismo DAF--+ , que incorporaba un cambio de velocidades continuo (variomatic) desarrollado por su inventor señor Doorπe, y la citada empresa.

En fechas recientes FIAT comenzó la comerciali¬ zación de su turismo FIAT UNO SELECTA, y FORD la del turis¬ mo FORD ' FIESTA CT , los cuales van dotados de cambios de velocidades continuos, o transmisiones de variación conti¬ nua, que están basados en las poleas troncocóπicas ya des ¬ critas y β' π una "carrea" especial, que ha sida desarrolla d a entre las firmas FORD, FIAT, y VAN DOORNE TRANSMISSIE . La "co ¬ rrea" en cuestión está formada por láminas de acero moπta-

- Z - das sobre cintas flexibles integradas por uniones de ani¬ llos, también metálicos.

Por último y en fecha muy reciente, la firma LANCTA ha situado en el mercado su-modelo Y 10 SE ECTRONIC, -que también tiene un cambio de velocidades continuo basado en los mismos elementos que los de los vehículos antes ci¬ tados.

Es interesante resaltar que- la "correa" metᬠlica descrita ha solucionado el principal problema de la correa convencional, a base de goma o materiales elastóme-. ros. con α sin trenzados de refuerzo, y que estriba en el escaso valor de la máxima potencia que se podía traπ-smitir. Esto se ha conseguido, en .esencia, por el hecho de trabajar " a compresión en vez de atracción. • ' Las citadas correas metálicas y poleas tronco- cónicas han 'conseguido un salto notable del valor. de* la mᬠxima potencia a transmitir, de forma continua en su varia¬ ción de velocidad, permitiendo una especial aplicación en " el campo de la automoeióπ. A pesar de ello, las potencias máximas que se han conseguido transmitir son relativamente- reducidas, de modo que estos cambias pueden ser solamente aplicados a vehículos de pequeña potencia.

El objeto de la presente invención es desarro¬ llar .un cambio de velocidades .-continuo, .de- constitución me- ciánica, que permita elevar de modo considerable ' el valor de la potencia máxima que puede ser transmitida, con las ' indu¬ dables ventajas que ello supoηe en el campa de la autαmo- ción.

Por un lado- permitirá disponer de cambios de velocidades mecánicas continuos para su aplicación en vehí¬ culos de pequeña y mediana potencia, de coste inferior a los actuales, ya -que pueden montar carreas convencionales de trabajo a tracción.

Por otro lado, se podrá extender la utiliza.-. ción dsl cambia de velocidades mecánica continua β vehícu¬ los turismos de elevada potencia, asi co o a vehículos in-

dustriales, tales como camiones, autocares, etc.

El cambio de velocidades de la invención está compuesto por elementos mecánicos tradicionales, tales como transmisiones por correa y poleas troncocónicas, conjuntos de ruedas dentadas, por ejemplo grupos epici- cloidales o engranajes planetarios, manguitos de sincr£ nización para selección de marchas, frenos y/o embra¬ gues multidisco, etc, y se basa en el hecho de que a través de las poleas troncocónicas y correspondientes correas se transmite solamente una fracción de la poten¬ cia total que suministra el motor del vehículo.

El cambio de velocidades objeto de la presente invención está compuesto: por al menos una pareja de po¬ leas troncocónicas con elemento o elementos flexibles de transmisión entre ellas; por un mecanismo de transmisión de potencia, constituido preferentemente por un engrana¬ je planetario intermedio cuyo portasatélites puede ser inmovilizado; y por un engranaje planetario de salida.

Las poleas citadas van relacionadas, una de ellas con el eje de entrada del cambio y la otra con el sol o corona del engranaje planetario intermedio.

Por su parte, este engranaje planetario interme_ dio va relacionado a través del elemento libre, corona o sol, respectivamente, con uno de los elementos del engra naje planetario de salida, es decir con el portasatéli¬ tes, sol o corona del mismo. Los otros dos elementos de este segundo engranaje quedan relacionados, uno de ellos con el eje de entrada y el otro con el eje de salida del cambio constituyendo preferentemente este segundo el eje de entrada de un cambio de velocidades convencional de escalones.

Con esta constitución, solo una fracción de la potencia que suministra el motor se transmite mediante el cambio de la invención a través de la pareja de po- leas con su elemento o elementos flexibles de transmi-

sión. El resto de la potencia se transmite directamente a través del engranaje planetario de salida.

Las características de la invención, tal y como quedan recogidas en las reivindicaciones, y las ventajas de las mismas, se pondrán de manifiesto más claramente con la siguiente descripción, hecha con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran ejemplos de rea lización del cambio de velocidades mecánico continuo de la invención y posibles aplicaciones del mismo. En los dibujos:

La figura 1 muestra en sección esquemática, el elemento básico de la transmisión de la invención, que en adelante designaremos como módulo de continuidad y de_ rivación de potencia. Las figuras 2 a 6, son vistas similares a la fi gura 1 que muestran posibles variantes del módulo de con tinuidad y derivación de potencia.

Las figuras 7 a 20 corresponden a esquemas de agrupaciones diferentes de engranajes epicicloidales y poleas troncocónicas para transmisión por correas, que pueden ser utilizadas en el cambio de la invención.

Las figuras 21 y 22 muestran, de forma gráfica, el funcionamiento del módulo de continuidad y derivación de potencia. Las figuras 23, 25 y 26 muestran en secciones esquemáticas, ejemplos de realizaciones de cambio de ve¬ locidad continuos, constituidos de acuerdo con la inven¬ ción.

La figura 24 corresponde al gráfico de funciona_ miento cinemático del cambio de velocidades del esquema de la figura 23, incorporado sobre un vehículo turismo con motor de p tencia suficiente para conseguir velocida des máximas del orden de 210. km por hora.

Las figuras 27 y 28 muestran dos posibles va- riantes de ejecución del mecanismo de transmisión de po¬ tencia.

- 5 - En el módulo representado en la figura 1, con los números 1 y 2 se referencian poleas de relación de transmisión variables, compuestas por platos o piezas discoidales de eje común 3, con superficies troncocóni- cas enfrentadas para el apoyo de la correa 4. Con la re¬ ferencia 5 se señala una rueda dentada que es coaxial y solidaria al giro con la corona 7 de un engranaje epici cloidal intermedio designado con la referencia 11. Con la referencia β se indican los satélites del conjunto del engranaje planetario o epicicloidal 11. La referen¬ cia 8 corresponde a un embrague que cuando actúa hace s£ lidarios en su giro a la corona 7 al portasatélites del engranaje epicicloidal 11. El módulo incluye además un freno, que se referencia con el número 9, el cual al ac- tuar inmoviliza el portasatélites del engranaje 11. En este engranaje el sol se referencia con el número 10, el cual es solidario al giro y coaxial con .el eje 3. Con las referencias 12 y 14 se indican la corona y los saté¬ lites de un engranaje planetario de salida que se refe- rencia en general con el número 16. El portasatélites de este segundo engranaje se referencia con el número 13. Con el número 15 se referencia una rueda dentada que en¬ grana con una intermedia 17 la cual, a su vez, engrana con la rueda dentada 5. Con la letra E se indica el eje de entrada, mientras con la letra S se referencia el eje de salida.

La figura 2 corresponde a una realización simi¬ lar a la descrita con referencia a la figura 1, con la diferencia de que la rueda dentada 5 es coaxial y solida_ ria al giro con el eje 3. Además el sol 10 es coaxial con la rueda dentada 15 y solidaria al giro con ella.

El embrague 8 actúa en cualquier caso entre dos elementos cualesquiera del engranaje planetario, ya que como se sabe, consigue el mismo efecto: igualar las velo cidades de rotación de los tres elementos: sol, corona y portasatélites.

En el caso de la figura 1, los ejes de los dos engranajes epicicloidales son paralelos, mientras que en el ejemplo de la figura 2 son coaxiales. En las dos rea¬ lizaciones los ejes de entrada y salida son coaxiales en tre sí.

La figura 3 muestra una disposición igual a la de la figura 1 , utilizándose tanto en ésta como en las siguientes figuras las mismas referencias para designar iguales elementos o componentes. La única diferencia que presenta la figura 3 respecto a la figura 1 radica en el hecho de que el eje de entrada E tiene lugar por el lado izquierdo del eje de la polea 1.

La realización mostrada en la figura 4 es igual a la de la figura 2 , con la diferencia de que el eje de entrada E está situado en el lado izquierdo de la polea 1. En las figuras 3 y 4 con la referencia 18 se indica un cárter o carcasa, para abrochar al correspondiente cárter del motor del vehículo.

La realización de la figura 5, que es similar a la de la figura 2, difiere de ésta en que el tren de ruedas dentadas que engranan entre sí, referenciadas con los números 5, 15 y 17 se ha suprimido, habiéndose incor_ porado una pareja más de poleas, que se referencian con los números 19 y 20. La primera de estas poleas es igual a la referencia con el número 1, mientras que la 20 es igual a la referenciada con el número 2. Por lo demás, su constitución, funcionamiento y referencias correspon¬ den a las explicadas con referencia a la figura 2.

La realización de la figura 6, es similar a la de la figura 4, con la diferencia de haberse eliminado las ruedas dentadas 5, 15 y 17, incorporando, como en el caso de la figura 5, dos poleas 19 y 20.

Las figuras 7, 8 y 9 representan la misma agru¬ pación de los dos engranajes epicicloidales ya descritos y referenciados con los números 11 y 16. Con las referen

cias 6, 7 y 10 se indican los satélites, corona y sol, respectivamente, del engranaje 11, mientras que las refe rencias 1 , 12 y 21 indican, respectivamente, los satéli¬ tes, corona y sol del engranaje planetario 16. Con la re- ferencia 22 se indica una rueda dentada de entrenamiento coaxial y solidaria al giro con el sol 10. La referencia 23 corresponde a una rueda dentada de entrenamiento, coa¬ xial y solidaria al giro con el portasatélites 26 del en¬ granaje planetario 11. La referencia 24 corresponde a un manguito con dentado interior y la referencia 25 a una rueda dentada fija. El manguito 24 incluye un mecanismo de sincronización, para solidarizar al giro las ruedas dentadas 22 y 23, en su desplazamiento a la izquierda o bien las ruedas dentadas 23 y 25 cuando su desplazamiento es hacia la derecha.

En la figura 8 del manguito 24, al desplazar se hacia la izquierda, solidariza al giro las ruedas 22 y 23. En la figura 9 las referencias 8 y 9 corresponden a un embrague y un freno, respectivamente, tal y como ya se indicó para las figuras 1 a 6.

Las figuras 10 a 20 corresponden a diferen tes agrupaciones de poleas, ruedas dentadas y engranajes epicicloidales. Las referencias que se indican en estas fi guras tienen los significados ya explicados para las fi- guras anteriores,correspondiendo las referencias 27 y 28 de la figura 10 a una pareja de ruedas dentadas que engra nan entre sí. En las diferentes figuras las referencias 29 y 30 corresponden a ejes coaxiales, de los cuales el segundo de ellos es de configuración tubular. También la referencia 31 indica un eje hueco, de configuración tubular.

La agrupación de una de las dos figuras 10 u 11 con una de las figuras 12,13 o 14 y / finalmente,con una

de las figuras 15 a 20, permite disponer de una agrupa¬ ción de conjuntos que constituye, además de las ya expli¬ ca d as en las figuras precedentes, un módulo de continui¬ dad y derivación de potencia, según se explicará más ade- lante.

El gráfico de la figura 21 expresa el valor de la potencia máxima que se transmite a través de las poleas del módulo de continuidad y derivación de potencia, medida en tanto por ciento de la potencia que suminis'tra el mo- tor del vehículo y que corresponde a las ordenadas, D, de este gráfico, en función del campo de actuación, C cuyos valores se indican en abscisas. C es el cociente entre los valores máximo y mínimo de la relación de transmisión.

La representación de la figura 22 integra dos gráficos que tienen común el eje de abscisas, donde se re¬ presentan los valores K (relaciones de transmisión de una pareja depoleas troncocónicas, es decir cociente entre radios de los arcos que la correa en cuestión describe en cada polea). El gráfico inferior regleja los valores de potencia D r según se explicó para la figura 21, mientras que el gráfico superior da en ordenadas los valores T, de la relación de transmisión del módulo. Estos gráficos están confeccionados para unos valores predeterminados de parámetros definitorios de engranajes epicicloidales y p leas troncocónicas, correspondiendo a un ejemplo de reali. zación que más adelante, en explicación del f ncionamiento, se comentará de nuevo.

La figura 23 representa esquemáticamente un ejemplo del acoplamiento del módulo de la figura 1 con un conjunto de cambio de velocidad, de dos relaciones de transmisión adelante y una para marcha atrás. E l con ¬ junto asi formado corresponde a un cambio de ve l oci d a d es

- 8 - continuo para un vehículo turismo, de motor transversal y tracción delantera, por ejemplo. Como en las figuras anteriores, con las letras E y S se indican los ejes de entrada y salida, respectivamente. Las ruedas dentadas 32, 33 y 34 son coaxiales- y solidarias al giro con el eje S. Las ruedas dentadas 35, 43, 45 y 46 son coaxiales con el eje intermedio que se designa con la referencia 47. La rueda dentada 32 engrana con la rueda 46 y la rué da 46 y la rueda 34 con la rueda 43. La pareja de ruedas 34 y 43 corresponde a la primera velocidad y la pareja de ruedas 32 y 46 son las de la segunda velocidad. Con la referencia 44 se indica un manguito con elementos de sincronización para seleccionar una u otra de estas dos velocidades.- La rueda dentada 45 engrana con una rueda intermedia, ήo dibujada la cual, cuando engrana también con la rueda 33, permite obtener la marcha atrás. Las ruedas 35 y 36, engranando entre sí, son las del tren de salida. Sobre la rueda dentada 36 y en posición coaxial y solidaria al giro con la misma, se encuentra la caja portasatélites 37 de un grupo diferencia, cuyas salidas para accionamiento de ruedas motrices se referencian con los números 39 y 42. Las referencias 38 y 41 correspon¬ den a os planetarios y la referencia 40 a los satélites de este grupo diferencial.* La figura 24 corresponde al diagrama cinemático del cambio de velocidades de la figura 23, incorporado sobre un vehículo que tiene un motor térmico cuyo régi¬ men máximo de giro es de 5.500 revoluciones por minuto. Más adelante se darán más detalles de este ejemplo. La representación esquemática de la figura 25 corresponde al conjunto de un cambio de velocidades inte_ grado por el módulo de la figura 3, con una ejecución convencional de un cambio de velocidades 48, de cuatro relaciones de transmisión adelante (o sea de cuatro mar- chas) y una para marcha atrás. Las referencias 49 y 58

corresponden a las ruedas dentadas del denominado tren de toma constante. La referencia 52 y 55 corresponden a la pareja de ruedas de primera velocidad; las referen¬ cias 51 y 56 corresponden a la pareja de ruedas de la se_ gunda velocidad; y las referencias 50 y 57 corresponden a las ruedas de la tercera velocidad, siendo la cuarta velocidad, directa en este ejemplo, la que se consigue desplazando el manguito 60 hacia la izquierda, con lo que solidarizan al giro el eje donde va montada la rueda 49, que es el eje de entrada del cambio convencional, y el eje de salida S. La referencia 60 constituye, por tan to, el manguito de selección de las velocidades tercera .y cuarta, siendo el manguito 61 el que permite seleccio¬ nar las velocidades primera y segunda. Finalmente, la pa_ reja de ruedas dentadas 53 y 54 son las de marcha atrás, no habiéndose representado la rueda intermedia para no complicar excesivamente este esquema. La referencia 59 corresponde al eje intermedio, sobre el que van montadas en " posición coaxial y solidarias en su giro al mismo, .las ruedas ya descritas 54, 55, 56, 57 y 58.

La figura 26 al igual que las figuras 23 y 25, representan esquemáticamente otro ejemplo de realización de un cambio de velocidades continuo. En este caso el cambio está formado por el acoplamiento de un cambio de velocidades 62 y el módulo de la figura 1, (invertido respecto a la posición en dicha figura) y en el cual so¬ lamente, y a efecto de su mejor compresión, se han refe- renciado las poleas 1 y 2 y los engranajes epicicloida¬ les.11 y 16 de la figura 1. Respecto al conjunto 62, con las letras E y S se indican como siempre, los ejes de entrada y salida,respectivamente. Las ruedas dentadas 63 a 68 son coaxiales con los ejes E y S, que están ali¬ neados. Por su parte, las ruedas dentadas 69 a 74 son coaxiales con los ejes 75 y 76, el segundo de ellos de configuración tubular y ambos coaxiales entre sí. La

rueda dentada 74 es coaxialmente solidaria al giro con el eje 75 y las ruedas 69 a 73 son coaxiales y solida¬ rias al giro con el eje tubular 76, el cual, a su vez, es coaxial y solidario al giro con el portasatélites del engranaje planetario 16. Las referencias 77 y 78 corres¬ ponden a manguitos de selección de marchas. La pareja de ruedas 63 y 74 constituyen el conocido tren de engranaje constante; correspondiendo el resto de parejas a las ve¬ locidades o marchas siguientes: 70 y 67 para la primera velocidad, 66 y 71 para la segunda velocidad, 65 y 72 pa_ ra la tercera velocidad, 64 y 73 para cuarta velocidad, y 68 y 69 para la marcha atrás (no se ha representado la rueda intermedia, característica de la marcha atrás) .

Aunque podría deducirse de todo cuanto antecede conviene resaltar que la esencia de la presente inven¬ ción radica en que la o las conexiones mecánicas entre los diferentes elementos de piezas y/o conjuntos mecáni¬ cos conocidos, como son poleas, grupos epicicloidales, embragues, frenos, manguitos de sincronización y selec- ción de velocidades, etc., permiten disponer de un con¬ junto, designado como módulo de continuidad y derivación de potencia, que en adelante denominaremos para abreviar módulo de continuidad, que constituye la parte básica y .fundamental de la invención. Su acoplamiento a ejecucio- nes de cambios de velocidades, algunas de ellas conven¬ cionales, se traduce en que el conjunto así formado fun¬ ciona como un cambio de velocidades continuo, con el cam po de aplicación correcto para su aplicación en automo- ción, o en la industria en general. Conviene pues describir primero el funcionamien to del módulo de continuidad, del cual en los dibujos es quemáticos adjuntos son ejemplos de realización los re¬ presentados en las figuras 1 a 6, así como las variadas versiones que se consiguen agrupando un conjunto de las figuras 10 y 11 con otro de las figuras 12, 13 y 14 y,

finalmente, con otro conjunto tomado entre las figuras 15 a 20. Es decir un total de 2 x 3 x 8 = 48 variantes, además de las que se derivan de las figuras 7, 8 y 9, en las que estaban basados los módulos de continuidad ya ci tados de las figuras 1 a 6, siendo las figuras 3, 4 y 6 conformaciones adecuadas para disposiciones de motor Ion gitudinal (caso de vehículos industriales y de algunos turismos), mientras que las figuras 1, 2 y 5 son confor¬ maciones preferentes para montajes de motor transversal (caso cada vez más frecuente en vehículos turismos) , aun que también pueden utilizarse para disposiciones de mo¬ tor longitudinal, como es el ejemplo de las figuras 25 y 26 (la priera de las cuales corresponde a un esquema en sección vertical y la segunda en sección horizontal) . To da esta variedad de módulos de continuidad tienen una c_ racterística básica común, que podría definirse como una ley mecánica universal, la cual relaciona la máxima po¬ tencia D, que se canaliza a través de las poleas tronco- cónicas (y que es una fracción de la potencia que llega al módulo de continuidad procedente del motor) con el campo de actuación del repetido módulo, C, (cociente en¬ tre sus relaciones de transmisión extremas, es decir * va¬ lores máximo y mínimo) . Esta dependencia funcional viene dada por la fórmula: C - 1

D = x 100

C + 1 En la que D viene cuantificada por el tanto por ciento de la potencia del motor. Esta fórmula se deduce de los oportunos desarro líos " matemáticos, cinemáticos, y dinámicos, condiciona¬ dos a que D esté limitada a un mismo valor máximo para giros en uno y otro sentido de rotación de uno de los elementos de uno de los engranajes epicicloidales que se integran en el módulo de continuidad; habiéndose hecho

la hipótesis de rendimientos mecánicos de transmisión de potencia a través de ruedas dentadas y de poleas tronco- cónicas, del 100 %. De la tan repetida variedad de módu¬ los de continuidad, se entiende que los representados en las figuras 1 a 6 (con. embrague y freno o con manguitos de sincronización,o bien con manguitos y freno, tal y CΌ mo se ve en las figuras 7, 8 y 9) corresponden a los de ejecución funcional más aptos, a juzgar por los estudios realizados. La figura 21 es la traducción gráfica de la fórmula anterior que relaciona D y C.

Para la descripción del funcionamiento del módu lo de continuidad, y con objeto de facilitar su correcta comprensión, deberán considerarse los gráficos de la fi¬ gura 22 (que han sido realizados con valores prácticos definitorios de engranajes planetarios y de diámetros y de diámetros y reducciones admisibles de las poleas) y la figura 1.

'La variable K, representada en el eje común de abscisas de los dos gráficos de la figura 22, indica el cociente entre los radios de los arcos abrazados por la correa 4 en poleas 1 y 2 (figura 1) . Dado que cuando ac¬ túa el freno 9 se invierte el sentido de rotación de la rueda 15, respecto del eje E y por consiguiente el sentí do de rotación del sol del engranaje epicicloidal 16, se ha hecho el convenio de asignar a K valores negativos, para así diferenciarlo de cuando en lugar del freno 9 a£ túa el embrague 8, en cuyo caso el sentido de rotación 15 y del sol de 16, coincide con el del eje de entrada E, correspondiéndole entonces a K el signo positivo, se- gún convenio citado. El módulo de continuidad funciona de forma que, para cada valor de K, los gráficos de la figura 22 van dando los valores de su relación de trans¬ misión T (cociente entre las velocidades de giro de E y S ) y de la potencia D (tanto por ciento de la potencia que actúa en el eje E, o sea la del motor al que va co-

nectado) que se transmite a través de las poleas. Actúan, do el freno 9,los valores máximos de T y D se producen cuando el radio de la correa 4 en la polea 1 es el máxi¬ mo (y mínimo en la polea 2) , y que este ejemplo el valor correspondiente de K es, considerando el convenio de si£ nos explicados -0,925, siendo entonces T = 2,008 y D = 32,5 (cifras no indicadas en la figura 22 para evitar su complicación) . Cuando K adquiere su valor mínimo, aquí de valor K = -0,16, T y D valen: T = 1,582, D = 4,43, lo cual indica que, manteniéndose aplicado el freno 9, la variación continua del radio de 4 en la polea 1, desde su valor máximo hasta el valor mínimo (y el correspon¬ diente crecimiento del radio de 4 enla polea 2, desde su mínimo hasta su máximo) se traduce en que los valores de T disminuyen desde T = 2,008 hasta T = 1,582. Cuando ce¬ sa la actuación del freno 9, en los puntos representati¬ vos correspondientes a K = -0,16, y comienza la actua¬ ción del embrague 8 el funcionamiento es tal que el nue¬ vo valor a considerar de K (manteniéndose los radios í- nimo y máximo, respectivamente, para correa 4 en poleas 1 y 2) es K = 0,16, para el cual es T = 1,3998 y D = 7,61, se produce pues un salto de discontinuidad en el valor de la relación de transmisión del módulo de cuan¬ tía 1,582 / 1,3998 = 1,13, es decir de un 13 %, que es perfectamente admisible. Manteniendo la aplicación del citado embrague 8 y al ir aumentando los valores del ra¬ dio de 4 de polea 1 desde su mínimo valor hasta el máxi¬ mo (es decir aumentando los valores de K desde 0,16 has¬ ta K = 0,925) , los valores de T disminuyen desde 1,3998 hasta T = 1,026, en cambio los valores de la potencia D aumentan desde el valor inicial D = 7,61 hasta el máximo D = 32,3 (cifra t prácticamente igual al máximo que corres pondía a K -= * -0,925, dada por D = 32,5). En resumen se tiene que la relación de trasmisión del módulo ha pasado por todos los valores, de forma continua, desde el máxi-

- 15 - mo T = 2,008 hasta el mínimo T = 1,026 que equivale a un campo de actuación C, dado por C = 2,008 / 1,026 =1,9571 mientras que la potencia D se ha mantenido en valores in feriores a 32,5 %, en todo el intervalo de variación de K, salvo en el punto K = -0,925 en el que D = 32,5 %. Ya se comprende que la agrupación de este módulo de conti¬ nuidad y de una ejecución de un cambio de velocidades convencionales cuyas relaciones de transmisión tengan va lores numéricos en progresión geométrica de razón 1,9571 o sea el valor correspondiente al campo C, de actuación del módulo de continuidad, se traduce en la disponibili¬ dad de un cambo de velocidades continuo, sin saltos o s£ luciones de discontinuidad. La función que desempeñan el freno y el embrague citados 9 y 8, " se puede suplir con los oportunos manguitos de sincronización 24 de figuras 7 y 8. En la figura 7 el desplazamiento de 24 hacia la derecha consigue inmovilizar el portasatélites 26 (equi¬ vale a la función ya citada del freno 9) , y en su despla_ zamiento hacia la izquierda hace que se solidaricen al giro el portasatélites 26 y el sol 10, lo cual equivale a la actuación del embrague 8. Las velocidades para que se realicen las conexiones del citado manguito son admi¬ sibles para su correcto funcionamiento. En la figura 8 la función del embrague se realiza al desplazarse 24 ha- cia la izquierda, no disponiendo de desplazamiento hacia la derecha, desde la posición de 23, ya que aquí se con¬ serva el freno 9. La figura 23, con el módulo de conti¬ nuidad correspondiente al del ejemplo empleado para la explicación que precede y con el cambio de velocidades, tal como se indica, de dos relaciones de transmisión adelante, corresponde a un esquema de cambio de velocida. des, para aplicación sobre vehículo turismo de motor transversal, ' siendo .el comportamiento cinemático del oportuno vehículo el que se indica en la figura 24. Con objeto de juzgar la bondad de su funcionamiento, bastará

con considerar que en primera velocidad hay dos áreas de continuidad de sus relaciones de transmisión, la primera comprendida entre los valores 3,405 y 2,683 y la segunda área entre 2,374 y 1,740; el salto entre ellas es 2,683 / 2,374 = 1,13, el mismo valor, como es obvio, que el de discontinuidad de funcionamiento del módulo. En la según da velocidad se dispone, también, de otras dos áreas, la comprendida entre 1,549 y 1,221 y la definida entre 1,08 y 0,791 (el salto entre estas dos últimas áreas es, tam- bien, 1,13 = 1,221 / 1,08). En resumen, el campo de ac¬ tuación de este cambio dé velocidades es de 3,405 /0,791 = 4,305, siendo los saltos o soluciones de discontinui¬ dad entre sus cuatro áreas en total: 1,13 : 1,740 / 1,549 = 1,12 y 1,13. Si la potencia máxima del motor del vehículo. en cuestión es, por ejemplo de 110 C.V., la po¬ tencia máxima que se transmite a través de las poleas del módulo de continuidad, es (32,5/100) x 110 = 35,75 C.V. , y la mínima es (4,43/100)xllO = 4,873 C.V. con lo cual puede decirse, haciendo la hipótesis de igualdad de tiempos de utilización, que la potencia media derivada a través de las poleas es de valor (35,75 + 4,873) / 2 = 20,2965 CV. y 20,3 C.V. En el supuesto de que se hubiera empleado una disposición de cambio continuo basa do en poleas troncocónicas sin conexión con engranajes epiciσloidales, es decir tal como las ejecuciones cita¬ das al principio tipo de vehículo Fiat Uno Selecta o si¬ milares, la potencia transmitida por aquellas poleas se¬ ría de 110 C.V.

Si en lugar de haberse empleado una pareja de poleas troncocónicas, hubieran utilizado dos parejas, co mo es el caso de que se hubiera hecho uso de los módulos de figuras 5 o 6 y los valores de para cada pareja hu¬ bieran sido los mismos, así como su extremo inferior K — 0,16, la discontinuidad entre áreas contiguas correspon- dientes a la la y 2a relación mecánicas, tendrían el va-

lor 1,0201, en lugar del antes citado 1,13. Es decir, c si una continuidad total que, posiblemente y a efectos prácticos, no merezca la pena por la complicación y cos¬ te que lleva consigo. Para terminar esta exposición conviene conside¬ rar que siempre se pueden definir los engranajes planeta rios 11 y 16 de forma que la desviación de potencia, D, tenga el mismo valor máximo, práctico, para un mismo va¬ lor de K, correspondiente a uno y otro sentido de rota- ción del sol del engranaje 16, es decir sin inmovilizar o inmovilizado el portasatélites de 11, ya sea con un freno o con un manguito deslizante de sincronismo. Natu¬ ralmente también se pueden determinar los valores extre¬ mos de K, uno positivo y otro negativo según el convenio de signos ya explicado, para que se cumpla la igualdad de valores de las máximas potencias que transmiten las poleas troncocónicas.

Asimismo conviene resaltar que para elevadas potencias del motor del vehículo puede conseguirse un cambio mecánico continuo tal que a'través de las poleas de su módulo de continuidad se derive un valor máximo de la potencia procedente del motor que no exceda de la ci¬ fra de 58 C.V., citada al principio de esta memoria. En efecto, si por ejemplo, la potencia máxima del motor del vehículo es 300 C.V. y es necesario un campo de aplica¬ ción total del cambio de velocidades de valor 5,2 (los vehículos turismos actuales tienen unos cambios conven¬ cionales, de cinco marchas, y tales que su campo de ac¬ tuación, aproximadamente se encuentra en el intervalo comprendido entre 4, y 5,5), se puede definir un cambio de velocidades mecánico continuo, basado en esta patente de invención, tal que la ejecución que incorpora de un cambio convencional tenga solamente 3 relaciones de transmisión (en lugar de las 5 actuales) y que a través de las poleas troncocónicas de su módulo de continuidad

pase, como máximo valor 58 C.V. El diagrama cinemático (gráfico de velocidad del vehículo y r.p.m. de su motor) tendría tres áreas, cada una de ellas escindida en dos debido a la discontinuidad de funcionamiento del módulo, según ya se explicó, y tales que, por ejemplo, las dis¬ continuidades entre el área extrema que corresponde a ca da relación de transmisión mecánica y la contigua, ven¬ drían cuantificadas por unos saltos de valores 1,30 en¬ tre la y 23 y 1,24 entre 2a y 33. si en lugar de una ejecución convencional de tres relaciones de transmisión se empleará una de cuatro y se eligieran a priori, unos saltos de discontinuidad entre áreas contiguas del dia¬ grama cinemático de iguales valores, 1,25, la máxima po¬ tencia desviada y transmitida por las poleas seria de 36,6 C.V. Estos valores de 58 C.V. y 36,6 C.V., para los ejemplos que anteceden se convertirían en 58/3 = 19,33 C.V. y 36,6 = 12,2 C.V., respectivamente, en el supuesto de que el motor del vehículo en cuestión tuviera una po¬ tencia máxima de 100 C.V. Todo lo anterior viene a justi ficar cuanto se exponía al principio: en el vaso de pe¬ queña y mediana potencia pueden fabricarse cambios contí nuos haciendo uso de poleas troncocónicas y correas con¬ vencionales de trabajo por tracción, y para el caso de potencias superiores utilizando las poleas y "correas" metálica desarrollada por las empresas ya citadas, natu¬ ralmente con su oportuno permiso oficial previo, o pre¬ vios, los correspondientes contratos; a no ser que se optara por el empleo de ejecuciones convencionales del cambio convencional integrado en el cambio mecánico con- tinuo, que tuvieran mayor número de relaciones de trans¬ misión mecánicas con objeto de disminuir hasta llegar al valor adecuado, el valor de la potencia máxima derivada y transmitida por las poleas. En ambos casos, y como es obvia basándose en esta patente de invención. En la figura 27 se muestra una variante de eje-

σución del mecanismo de transmisión de potencia. Este me canismo comprende una rueda dentada de entrenamiento 80, que es solidaria al eje 3 y sobre la cual existe un man¬ guito 81 desplazable con mecanismo de sincronización. Montado sobre el eje 3. van montadas además la rueda den¬ tada 5 y la rueda dentada 82, las cuales tienen libertad de giro respecto al eje 3, pero se hacen solidarias del giro del mismo cuando el manguito 81 se desplaza en el sentido de engranar con la rueda dentada de entrenamien- to coaxial y enteriza con la rueda 5, o bien con la rue¬ da dentada de entrenamiento que es coaxial y enteriza con la rueda 82.

La rueda 82 corresponde con la marcha atrás de un cambio convencional, al engranar con una rueda inter- media 83, que a su vez engrana con la rueda 84 calada con el eje de salida 85, que es solidario de la rueda 17.

Por lo demás la realización mostrada en la figu ra 27 se corresponde con la realización de la figura 1. - En la figura 28 se muestra una segunda forma de ejecución del mecanismo transmisor de potencia. En este caso el- mecanismo está compuesto por un grupo diferen¬ cial* 86, cuya caja portasatélites 87 puede ser inmovili¬ zada con el desplazamiento del oportuno manguito 88, con dentado de entrenamiento y sincronismo, en cuyo caso se invierte el sentido de giro de su salida.

El citado manguito 28 tiene una posición en la que hace solidario al giro la caja .portasatélites 87 con el eje de entrada 89 del mecanismo diferencial, posición que corresponde a la relación de transmisión unida. El resto de los elementos y disposiciones corresponden a la realización mostrada en la figura 2.

Descrita suficientemente la naturaleza del in¬ vento, así como la manera de realizarlo en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente

indicadas y representadas en los dibujos adjuntos, son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren su principio fundamental.