Este sistema aporta mejoras notables en la concepción teórica y la realización práctica de sistemas existentes de transmisiones basadas en los mismos principios mecánicos, las cuales afectan a la simplificación de su diseño, y a una más amplia generalización del disent cinematico.

El objeto de esta invención tiene cabida práctica en todas las aplicaciones en las que se exija una regulación continua de la velocidad de rotación y el par proporcionados por una planta de potencia, en general.

Esta invención se enmarca dentro de la sección F : Mecánica, según la C. I. P.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las plantas de potencia más extendidas para vehículos automóviles, y en general <BR> <BR> <BR> autopropulsados, son los motores de combustión interna. Su principal ventaja es la alta potencia específica (por unidad de peso) que son capaces de suministrar, así como su elevada autonomía. Sin embargo presentan un inconveniente : el rango limitado de velocidades en el que son capaces de producir una potencia elevada. En general, solo proporcionan una potencia adecuada para su uso en automoción entre 1000 y 6000 rpm aproximadamente. Además, la entrega de potencia es muy diferente a distintos regímenes, pudiéndose encontrar que la potencia máxima es de hasta 5 ó 6 veces la que se entrega a ralentí.

Si la relación de transmisión entre el motor y las ruedas del vehículo fuese fija, no se abarcaría todo el rango de velocidades requerido por el vehículo. En efecto, una relación que proporcione una velocidad minima adecuada (por ejemplo 10 lan/hora) ofrece una velocidad máxima impropia (60 km/hora). Análogamente, una relación fija que proporcionase una velocidad máxima aceptable comercialmente (por ejemplo 210 km/hora) daría lugar a una velocidad minima no aceptable (35 km/hora). Esta es la

principal razón que indujo a incorporar un sistema de transmisión de relación variable, usualmente conocido como caja de cambios o caja de velocidades.

Las cajas de cambio convencionales penniten seleccionar entre una gama discreta de relaciones de transmisión, generalmente entre 4 y 6 para turismos, algunas más para vehículos comerciales, todo-terreno y autobuses, duplicándose y triplicándose para vehículos agrícolas y de movimiento de tierras. Con estas cajas se consigue un mejor aprovechamiento del motor, pues se puede obtener cualquier valor de la velocidad del vehículo manteniendo una potencia relativamente alta, dentro de un rango de velocidades apto. No obstante estas transmisiones distan de ser ideales, ya que únicamente son capaces de ofrecer la máxima potencia del motor para determinados valores de la velocidad del vehículo. A fin de soslayar este último inconveniente hace su apalición la relación de transmisión continuamente variable ; esta solución técnica sería capaz de proporcionar en cada instante cualquier relación entre la velocidad del vehículo y la velocidad de giro del motor. De este modo se podría mantener el motor girando en el régimen más conveniente, cualquiera que fuese la velocidad que estuviera desarrollando el vehículo. En principio) este régimen podría ser el punto de máxima potencia, pero también son interesantes el punto de máximo par y el de mínimo consumo específico de combustible.

Los desarrollos actuales de sistemas de transmisión pueden clasificarse como sigue : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> relacionesfijas.Utilizanconjuntosderuedasdentadasqueengranan dandolugara#De relaciones de transmisión función de los diámetros de las ruedas que intervienen. Las relaciones varían en función de las ruedas que se engranen e intervengan en la cadena de transmisión. Este sistema exige embragues para realizar los cambios de relaciones. Estos cambios pueden ser realizados de forma manual o automática, en este último caso la <BR> <BR> <BR> tecnología actual requiere de un sistema hidráulico, denominado convertidor hidráulico de par, así como de composiciones de engranajes planetarios; o bien de sistemas electromecánicos de embrague-desembrague. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> relaciónvariablecontinua.Enesteámbitoexistegranvariedaddei deasydesarrollos#De prácticos. Los diferentes tipos y realizaciones a lo largo del tiempo pueden clasificarse en los siguientes : hidráulicos.Usanbombasdedesplazamientovariable.-Sistemas basadosentransmisiónporcorreas.Desdeelpuntodevistapráctico unode-Sistemas los más extendidos es el sistema Transmatic Van Doorne, basado en la transmisión por correas entre poleas que pueden variar su diámetro, cambiando así su relación de

transmisión. Algunos de los inconvenientes de esta tipología de sistemas radica en su excesivo volumen y la baja capacidad de transmisión de potencia al ser un sistema basado en el rozamiento. Otras disposiciones que merecen mencionarse son los derivados del desarrollo de Fouillarion, el mecanismo de Kumm, el PIV-Reimers, Variomatic, etc. basadosenruedasdecontacto.Enlaliteraturaanglosajonaselesconc oce-Sistemas como traction drives y constan básicamente de dos ruedas en contacto con sus ejes perpendiculares y que varian la relación de transmisión al alejarse una de las ruedas del eje de la otra. Es también un sistema basado en el rozamiento y exige rodadura sin deslizamiento. Mecanismos que merecen mencionarse son el NTD (Nutating Traction Drive) de Vadetec, el Vadetec NT-XA2, el Hayes CVT tórico, el CVT tórico Perbury/BTG, los desarrollos de Exceleunatic, el Forster, Epicyclic de Jaguar y Torotrak entre otros. <BR> <BR> <P> -Sistemas oscilantes. Son transmisiones completamente mecánicas que transfonnan un movimiento rotatorio en otro oscilante que, posteriormente en la cadena cinemática, se rectifica convirtiéndolo en otro movimiento rotacional. Se conocen con el nombre anglosajón de ratcheting drives. Las ventajas de estas realizaciones son : que no montan elementos de fricción, no necesitan embragues, se puede valiar la relación de transmisión con un simple actuador lineal sin interrupciones en la transmisión y resultan más pequeñas, livianas y menos costosas de fabricar que una caja de cambios automática. Una de las primeras invenciones de este tipo de mecanismos son los sistemas R. v. R., Dietrich y el LCB. Una de las realizaciones prácticas más actuales corresponde al sistema desarrollado por Epilogics Inc., denominado infinitely variable transmission (IVT), objeto de la patente de P. Pires.

VENTAJAS DE LA INVENCIÓN Las ventajas del sistema objeto de esta patente pueden resumirse en los siguientes puntos : <BR> <BR> -Transmisióncompletamentemecánicay,porconsiguiente,conunel evado rendimiento mecánico. <BR> <BR> <P> -Noexistenelementosdefricciónquereduzcanlaefectividaddelatr ansmisióndepar. relacióndetransmisiónváríacontinuamentedeformalinealdesd e0hasta1.Esta-La relación puede variarse con un sistema multiplicador o divisor extra anexo.

existelanecesidaddeembragarodesembragarparavariarlarelación de-No transmisión de un valor nulo a otro no nulo o de un valor no nulo a cero. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Las anteriores características hacen que el sistema tenga un fuerte interés industrial y comercial, siendo de inmediata aplicación en automoción, así como en aplicaciones industriales en las que se precise variadores de velocidad y par.

Las principales diferencias del sistema objeto de esta patente con el sistema más próximo tecnológicamente, mecanismo IVT de Epilogics, son las siguientes : existenejesacodadosquetransformanelmovimientogiratoriodeentr adaenotros-No oscilantes. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P> -Solamente existe un unico mecanismo epicicloidal, no existiendo por tanto<BR> <BR> <BR> <BR> transmisión directa a havés de un eje secundario desde la planta motriz y que se componga con la salida del mecanismo que rectifia el movimiento oscilante en otro giratorio.

DESCRIPCION TECNICA DE LA INVENCION <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> El objetivo de esta patente es, pues, el diseño de un variador de velocidad-par que mejora cualquiera de las realizaciones que conformas el estado de la técnica hasta la presente fecha, en el ámbito de los sistemas oscilantes. El sistema, cuyo esquema se presenta en la Figura 1 pennite transformar el par de entrada Me a la velocidad angular coe en otro par de salida Ms a velocidad eos, transmitiendo la potencia que entra por el eje de entrada al de salida afectada por la eficiencia mecánica del sistema.

El sistema está compuesto de tres subsistemas que se pasan a desciibir a continuación : deVariacióndePar-Velocidad.Tienecomofinalidadelvariarlaposi ción-Subsistema relativa del Subsistema de Transformación y División con respecto al Subsistema de Composición. deTransformaciónyDivisión.Estemecanismotransformaydividela -Subsistema potencia entrante por el eje primario, caracterizada por el par Me y la velocidad angular coe, a potencias transmitidas a varios ejes secundarios, caracterizadas por pares y velocidades angulares oscilantes.

-Subsistema de Composición. Este mecanismo compone las potencias transmitidas por los ejes secundarios, mediante un tren epicicloidal, en una potencia de salida, caracterizada por el par Ms y la velocidad angular cors.

DESCRIPCION Y FUNCIONAMIENTO DE UNA REALIZACION FISICA Descripción <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> La invención se describirá ahora por medio de una realización preferida y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> -La Figura 1 es una vista seccionada del mecanismo desprovisto de su carcasa pwa una mas facial comprension. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P> -LaFigura2esunaexplosióntridimensionaldelmecanismoensusprin cipales<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> componentes.

Figura3esunaexplosióntridimensionaldeunodelossubsistemasdel a-La realización, en particular del denotado por Tí en la Figura 2.

El sistema consta de un eje El que u-ansmite el movimiento de rotación proviniente de una planta motriz, ajena a esta invención, a través de la rueda dentada R1 a la rueda dentada R2. La rueda dentada R2 es concéntrica y solidaria al eje E2, dispone de unas acanaladuras pasantes que son atravesadas por los ejes E3 y E4; de los que pueden existir varias unidades (cuatro de cada tipo en esta realización práctica). Los ejes E3 y E4 están obligados a seguir una trayectoria circulai fija, cuyo centro coincide con el centro de la corona Cl. Las ruedas R3, cada una de ellas solidarisa a su eje, se encuentran permanentemente engranadas con la corona Cl. A fin de que los ejes E3 y E4 se mantengan en esta trayectoria, sus extremos se encuentran obligados a moverse en las acanaladuras de los aros A1 y A2. Una disposición alternativa consiste en disponer la corona dentada Cl con su dentado por el exterior. La corona Cl se encuentra posicionada solidariamente a la cl casa del mecanismo (no representada en las Figuras 1 y 2).

Los ejes E3 y E4, por el extremo opuesto a las ruedas R3, disponen de ruedas dentadas R4 y R5 montadas sobre ruedas libres, bien directamente como en el caso de los ejes tipo E4, bien a havés de ejes intennedios (E5) como en el caso de los ejes tipo E3. Las ruedas

libres, denotadas por L1 y L2, se encuentran montadas de tal manera que tabajen en sentidos opuestos : L1 transmite par en el sentido de giro contrario a L2 y vice versa.

Los movimientos generados por las ruedas tipo R4 y R5 se transmiten a las ruedas dentadas R6 y R7 respectivamente, y se conducen a un tren epicicloidal T1 (explosionado en la Figura 3) a través de los ejes E6 y E7. La composición de ambos movimientos, y los pares transmitidos, se extraie por el eje E8. Una realización práctica del tren epicicloidal, representado en la Figura 3 explosionado, se compone del eje de entrada solidario a la rueda dentada planetaria R8, que engrana con los ejes portasatélites que portan las ruedas dentadas R9 y R10. Estos ejes, posicionados en la carcasa del tren epicicloidal B, transmiten el movimiento de la carcasa que se encuentra solidarisa al eje E7. El movimiento transmitido por la rueda dentada R 10 a la rueda R11 se extrae por el eje E8.

La pieza P, denominada palanca de accionamiento, gira concéntricamente alrededor del eje E1; en su movimiento desplaza al eje E2, haciéndolo excéntrico respecto al eje E6, dejando de ser coaxiales. Este desplazamiento arrastra, a su vez, a la rueda R2 <BR> <BR> <BR> modificando la position relativa enu'e los ejes E3 y E4. La position del eje E1 respecto a la carcasa es fija, teniendo pennitido solo el giro.

Todo el sistema se encuentra lubricado y encemado en una carcasa. Aunque no se describen, existen cojinetes de bolas, de agujas y de bronce que minimizan los rozamientos que pudieran producirse.

Funcionamiento A continuación se pasa a explicar el funcionamiento del mecanismo descrito.

La relación de transmisión entre el eje de salida E8 y el de entrada El depende, entre otros factores geométricos del mecanismo, del ángulo fonnado por los planos definidos por los centros de los ejes E1-E2 y E1-E6; de tal manera que cuando este ángulo es nulo, la relación de transmisión es cero, aumentando conforme aumenta dicho ángulo. La variación en la relación de transmisión es proporcional al citado ángulo, conseguido al girar circunferencialmente la palanca P respecto al eje E1.

La potencia, caracterizada por el par de entrada Me y velocidad angular we, proviniente de una fuente exterior o planta motriz, se transfiere al sistema a tavés del árbol E1 que la transmite a la rueda dentada R2 por medio de la Rl. La rueda R2 arrastra en su giro a los ejes tipo E3 y E4, que la atraviesan por acanaladuras previstas para ello. Los ejes E3 y

E4, al girar alrededor del eje E2 y, al tener en sus extremos ruedas dentadas R3 solidalias a ellos, que engranan con la rueda fija a la carcasa Cl, giran alrededor de sus propios ejes. Estos giros son transmitidos a las ruedas dentadas R6 y R7.

A1 desplazar la palanca P obligando a que el eje E2 no sea concéntrico a los ejes E6 y E7, el movimiento de los ejes E3 y E4 se compone de giros alrededor de sus ejes, giro alrededor del eje E2 y movimientos de desplazamientos a lo largo de las acanaladuras practicadas en la rueda R2. La composición de estos movimientos da lugar a que los giros de los ejes E3 y E4 tengan un carácter sinusoidal (con paite del ciclo en sentido horario y parte antihorario).

La existencia de ruedas libres en los extremos de los ejes E3 y E4 pennite que solamente se transita la parte del ciclo que interese a las ruedas R6 y R7. Estas ruedas, R6 y R7, estarán conducidas por los ejes, E3 y E5 respectivamente, que tengan mayor excenuicidad respecto al eje del tren epicicloidal coaxial ai eje definido por E6-E7. A mayor excentricidad mayor velocidad será la transmitida a las ruedas R6 y R7.

La composición de los giros anteriores en un tren epicicloidal dispuesto al efecto T1, permite obtener un movimiento neto de giro culs en el eje de salida, así como un par neto de salida Ms. La velocidad de salida será mayor cuanto mayor sea la excenticidad de la rueda acanalada R2 con relación al eje del tren epicicloidal Tanto el par como la velocidad angular de salida están relacionados proporcionalmente con el ángulo que define la excentricidad entre los ejes E2 y E6-E7, a que da lugar el desplazamiento de la palanca P ; de tal manera que cuando estos ejes se encuentran concéntricos, la relación de transmisión es cero, aumentando ésta confonne aumenta la excenticidad. Esta forma de funcionar es la que imprime a todo el sistema el carácter de mecanismo de transmisión de variación continua deseada.

Esquema Un diagrama esquemático del desarrollo anterior se presenta en la Figura 4. La simbología utilizada es la estandar para los esquemas de mecanismos compuestos por engranajes, excepto la doble flecha que representa la existencia de una rueda libre que transite par y movimiento en un sentido (horario/antihorwio) y no en otro (antihorario/hora-io) dependiendo de la orientación de éstas (izquierda-derecha/derecha-izquierda). En dicha figura, SI identifica al Subsistema de Variación de Par-Velocidad, S2 identifica al Subsistema de Transfonnacióll y División y S3 al Subsistema de Composición.

SISTEMAS ALTERNATIVOS Basados en los mismos principios que la realización práctica presentada en esta memoria, pueden obtenerse mecanismos alternativos para diferentes diseños de los tres subsistemas que intervienen. A continuación se describen los diferentes diseños de cada una de los subsistemas.

Alternativas del Subsistema de Variación de Par-Velocidad S 1R : Accionamiento por rueda ranurada. Mecanismo compuesto por una corona dentada exterionnente, con ranuras en las que se alojan y sirven de guía a ejes con ruedas dentadas. En la Figura 5 se representa la rueda ranurada y los ejes que la atraviesan.

S 1C : Accionamiento por cruceta. Mecanismo compuesto por una corona dentada interior, Figura 6, o exteriormente, por la que engranan las ruedas dentadas de ejes que se alojan en las ranuras de una cruceta, o bien deslizan por el exterior de la cruceta mediante pares de delizamientos unidos a los ejes por pares de rotación, Figura 7.

Alternativas del Subsistema (le Transformación y División S2S : Subsistema Simple. La representación esquemática se muestra en la Figura 8. Está compuesto por uno o más ejes (E3) que engastan ruedas dentadas (R4) montadas sobre ruedas libres que transmiten par cuando giran en un sentido y no en el opuesto y que a su vez engranan con una rueda dentada (R6); el mecanismo también transite el movimiento de entrada a una tercera rueda dentada (R7) a través del eje primario (El).

S2A : Subsistema Aprovechado. La representación esquemática se muestra en la Figura 9.

Consta de varios ejes (E3) (dos o más) que engastan dos ruedas dentadas (R4 y R5) montadas sobre ruedas libres complementarias, una de ellas transite par cuando gira en un sentido y la otra en el sentido inverso. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>S2AI : Subsistema Aprovechado con Inversor. Su esquema se muestra en la Figura 10.

Similar al mecanismo denominado Subsistema Aprovechado, se diferencia de él en que existen unas ruedas (R) dentadas que hacen de inversores del movimiento.

Subsistema Compuesto. Los componentes de estos mecanismos (Figuras 11,12 o 13) son un conjunto de ejes en número par o impar (E3) que engranan con la rueda dentada (R6) a través de engranajes montados sobre ruedas libres, y un segundo

conjunto de ejes (E4), en el mismo número que el anterior conjunto, que engranan con una segunda rueda dentada (R7). Los ejes que componen el primer conjunto engastan ruedas dentadas montadas sobre ruedas libres que transmiten par cuando giran en un sentido, que podrá ser el mismo o el opuesto dependiendo de las dos disposiciones siguientes : S2CP : Con ruedas libres que transmiten par en el mismo sentido. Su esquema se presenta en la Figura 11.

S2CN : Con ruedas libres que transmiten par en sentido opuesto. Su esquema se presenta en la Figura 12.

S2CI : Subsistema Compuesto con Inversor. Su esquema se muestra en la Figura 13.

Similar a los mecanismos denominados Subsistema Compuesto, se diferencia de él en que existen unas ruedas dentadas (R) que hacen de inversores del movimiento.

Alternativas del Subsistema de Composición S3D : Tren epicicloidal direct. Los movimientos de giro de entrada tienen lugar por la corona y el eje portasatélites, el movimiento de giro de salida tiene lugar por el planetario. Dos descripciones de esta disposición se muestran en la Figura 14.

S3I : Tren epicicloidal inverso. Los movimientos de giro de entrada tienen lugar por la corona y el eje planetario, el movimiento de giro de salida tiene lugar por el eje portasatélites. Dos descripciones de esta disposición se muestran en la Figura 15.

S3F : Tren diferencial. Constitue un caso paoicular de tren epicicloidal. Los movimientos de giro de entrada tienen lugar por los dos ejes planetarios, el movimiento de giro de salida tiene lugar por el eje asociado a la carcasa, Figura 16.

Sistemas Alternativos El acoplamiento de todas las combinaciones posibles entre los distintos subsistemas alternativos da lugar a distintos Sistemas Alternativos. A continuación se indican estas combinaciones : - (S1R ó S1C) + (S2S ó S2A ó S2AI ó S2CP ó S2CN ó S2CI) + (S3D ó S3I ó S3F) con un número de ejes secundarios tipo E3 o tipo E4 en número par o impar.

En la Figura 17 se presenta el esquema de las posibles combinaciones de los subsistemas descritos a lo largo de este documento y que constituyen diversas variaciones de la invención para las que se solicita el registro de patente. La notación utilizada para los subsistemas se corresponden con las siglas utilizadas para la denominación de cada uno de ellos a lo largo del apartado anterior. En la ultima columna de la tabla, para cada una de las combinaciones definidas, se ha especificado la notación E, O, E/O que identifica si el número de ejes tipo E3 o tipo E4 es par (E) o impar (O).

La realización física a la que corresponde el mecanismo de la Figura 1 responde a la combinación de subsistemas dados por : S1R + S2CP + S3I con un número de ejes secundarios tipo E3 y tipo E4 de 4 cada uno.