CAJA DE CAMBIOS VARIACIóN CONTINUA

D E S C R I P C I ó N

OBJETO DE LA INVENCIóN

La presente invención se refiere a una caja de cambios, del tipo de las destinadas a permitir producir una variación continua de la relación de velocidad entre el eje de entrada y el eje de salida.

El objeto de la invención es proporcionar una caja de cambios con una estructura mas sencilla que las cajas de cambios convencionales, de menor peso, menor coste de obtención y un menor consumo del motor.

La invención se sitúa pues en el ámbito de la maquinaria, y más concretamente de los mecanismos dedicados a la automoción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN

Son conocidos numerosos modelos de cajas de cambio automáticas, en las que participan una gran cantidad de engranajes helicoidales que engranan progresivamente unos con otros de forma lineal, consiguiéndose así múltiples relaciones de transmisión de una manera progresiva, si bien en gran parte de dichas cajas de cambios no se puede considerar que la variación de velocidad se consiga de una forma lineal, debido a las alteraciones que se producen al pasar de una relación de

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transmisión a otra.

Estas cajas de cambio, por su propia naturaleza y constitución, son sumamente pesadas y voluminosas, al incorporar un elevado número de engranajes, engranajes que, como acaba de decirse son helicoidales, lo que supone unos costos de fabricación considerables, así como una estructuración sumamente compleja, que repercute negativamente en el coste final del producto.

DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN

La caja de cambios que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, merced a una solución totalmente novedosa, que peπnite reducir sensiblemente tanto el peso como la volumetría de la misma, así como los costes de fabricación asociados a ésta.

Para ello, la caja de cambios de la invención está constituida a partir de una carcasa, que como es convencional, incorpora un eje de entrada y un eje de salida, si bien el dispositivo puede funcionar en sentido inverso, convirtiéndose el eje de salida en el eje de entrada y viceversa, eje de entrada al que está asociado una doble junta homocinética a la que se asocia un cabezal que queda perpendicularmente enfrentado a un disco de diámetro sensiblemente mayor que el del cabezal, y al que es solidario el citado eje de salida.

El citado cabezal está asistido por un carro, a través de rodamientos o ruedas, de manera que mediante el desplazamiento del citado

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carro a través de una dirección paralela a la de la superficie del disco el citado cabezal se desplazará igualmente en dirección radial del disco, alejándose o acercándose progresivamente a su centro.

El cabezal incorpora una serie de columnas de presión, equiangularmente distribuidas, que serán accionadas de forma secuencial, de manera que el accionamiento de cada columna trae consigo la emergencia del correspondiente bulón de arrastre asociado a dicha columna, de manera que éste al emerger del cabezal entra en contacto con el disco, de manera que al estar girando dicho cabezal a la misma velocidad angular que el eje de entrada, el citado bulón de arrastre provoca un desplazamiento angular del disco.

Dado que los radios y los centros de giro de uno y otro elemento son distintos, se ha previsto que, como anteriormente se ha mencionado, el accionamiento de los bulones se produzca únicamente durante un pequeño periodo de tiempo, más concretamente durante un coito arco de la circunferencia descrita por el cabezal, de manera que el desplazamiento del disco se produzca de una forma suave y continuada, para lo cual, se ha previsto un sistema de accionamiento de los bulones de presión que permita sincronizar el mecanismo, de manera que, cuando uno de los bulones que está arrastrando el disco llega al final del recorrido en el que el mismo se retrae, automáticamente el bulón de la columna siguiente emerge del cabezal para continuar con el movimiento de arrastre del disco, y así sucesivamente, consiguiéndose el desplazamiento suave y continuo de dicho disco.

Así pues, y dado que mediante el accionamiento de las columnas de presión, es decir la emergencia y retracción de los bulones se realiza en todo momento a lo largo de un arco de una determinada longitud preestablecida, en función del posicionamiento del cabezal, respecto al centro

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de dicho disco, se obtendrá una relación de transmisión distinta, la cual podrá variarse de forma lineal, al poder desplazarse el carro asociado a dicho cabezal igualmente de forma lineal.

Dc forma más concreta, el mecanismo de accionamiento de los citados billones consiste en una horquilla establecida sobre el carro, dotada de una pareja de ruedas, horquilla que puede bascular y que asociada a un cilindro hidráulico de presión, de manera que mediante el accionamiento de dicho cilindro, las citadas ruedas presionan tangcncialmente al cabezal sobre la zona correspondiente al arco en el que se produce el arrastre del disco, de manera que dichas ruedas entran secuencialmente en contacto con unas cuñas asociadas a cada columna, que son momentáneamente desplazadas por éstas desplazando igualmente a un empujador al que está asociado el correspondiente bulón.

Así pues, cuando el cilindro hidráulico deja de hacer presión sobre la citada horquilla, ninguna de las ruedas presiona sobre las cuñas de las columnas, y por lo tanto ningún bulón emerge del cabezal, interrumpiéndose la transmisión, o lo que es lo mismo situándose el dispositivo en punto muerto.

De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que el disco incorpore en su zona perimetral y más externa un anillo deslizante sobre el disco y que mediante pares de resortes se fija al mismo, con lo que se consigue una actuación oscilante, amortiguada y flexible del anillo sobre el disco, que permite obtener el efecto de embrague, al resultar dicha zona en la que la relación de transmisión es menor, efecto que se potencia con el concurso de una electroválvula que sometida a un tren de impulsos por control electrónico produce en el cilindro hidráulico que presiona la horquilla una interrupción intermitente de la presión.

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DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

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:

La figura 1.- Muestra, según una representación esquemática en perspectiva una caja de cambios de variación continua realizada de acuerdo con el objeto de la presente invención, con su carcasa parcialmente seccionada.

La figura 2.- Muestra una vista en sección de la caja de cambios de la figura anterior.

La figura 3.- Muestra una vista en alzado frontal posterior del conjunto formado por el cabezal y el sistema de accionamiento de las columnas de presión de dicho cabezal sobre el carro.

La figura 4.- Muestra una vista en alzado frontal anterior del aspecto del cabezal.

La figura 5.- Muestra, un detalle en alzado frontal anterior del anillo asociado al disco del eje de salida que actúa como elemento de embrague.

La figura 6.- Muestra, finalmente, un detalle del recorrido que

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realiza cada bulón de arrastre en el desplazamiento del disco, en función de las diferentes relaciones de transmisión elegidas para el mismo.

REALIZACIóN PREFERENTE DE LA INVENCIóN

A la vista de las figuras reseñadas, y en especial de la figura 1 , puede observarse como a partir de la estructuración convencional de una caja de cambios, en la que participa una carcasa (1) en la que se establecen opuestamente un eje de entrada (2) y un eje de salida (3), en la caja de cambios que se preconiza el eje de entrada, que como se ha dicho anteriormente puede ser igualmente el eje de salida en función de la conexión del elemento motriz, está asociado a una doble junta homocinética (4) dotada de un árbol deslizante (5) que transmite el movimiento a un cabezal (6) que queda enfrentado a un disco (7) cuyo eje de giro coincide con el eje de salida

(3).

De forma más concreta, y tal y como se puede ver en las figuras 1 y 2, el cabezal (6) es desplazable radialmente sobre la superficie del disco (7) con el concurso de un carro (8) en el que el eje de giro (9) del cabezal gira a través de una serie de rodamientos (10) establecidos en el carro, de manera que éste es desplazable mediante un cilindro hidráulico (37) sobre un plano paralelo a la superficie del disco (7), contando para ello la carcasa con unas guías (1 1) sobre las que es desplazable el carro a través de ruedas (12).

El cabezal (6) incorpora una pluralidad de columnas de presión (13), equiangularmente distribuidas, y que en el ejemplo de realización elegido participan en número de ocho, número que podría variar tanto en sentido positivo como en sentido negativo, sin que ello afecte a la esencia de

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Ia invención.

La función de las columnas de presión es acoplarse de forma unitaria durante un giro en este caso de 45° del cabezal (6) al disco (7), de manera que una vez girado dicho ángulo automáticamente la siguiente columna se encarga de acoplarse nuevamente al disco, y así sucesivamente, obteniéndose un movimiento continuo y sin sobresaltos por parte de dicho disco (7) y consecuentemente del eje de salida.

Para ello, y tal y como se puede observar en las figuras 2 a 4, el cabezal (6) cuenta con ocho ranuras (14) en las que juegan las columnas de presión (13) contando cada columna de presión con una cuña (15) que, accionada por un mecanismo que se describirá posteriormente, desplaza a una cuña complementaria (16) sobre la que apoya un rodamiento ( 17) sobre elque se establece una base (18) en la que apoya un empujador (19) que hace desplazarse a un bulón de arrastre (20) emergiendo de dicho cabezal y entrando en contacto con el disco (7) al que arrastra, bulón que en estado de reposo tiende a retraerse por la acción de unos caequillos (21) asociados al mismo, con la colaboración de unos fiadores (22) y sus correspondientes resortes (22').

El mecanismo de accionamiento de las cuñas (15). consiste en dos pares de ruedas (23) y (24) montadas sobre una horquilla asimétrica (25), la mostrada en la figura 3, que bascula sobre un eje (26) horquilla que está asociada por su otro extremo a un cilindro hidráulico (27) controlado por una electroválvula (28), conectada a una fuente de presión, estando estos elementos montados sobre el carro (8). De esta manera, ante la falta de presión por parte de la electroválvula se obtendrá el punto muerto o desacoplamiento de la cadena cinemática.

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En la figura 6, se ha representado sobre un eje vertical (29), por el que es pasante el centro de giro del disco (7), dos líneas paralelas al mismo (30-30') correspondientes al margen de actuación de las ruedas (23-24) sobre las columnas de presión (13), o lo que es lo mismo, para distintas posiciones (31-31 '-3 T') del cabezal 6 la trayectoria (32-32'-32") correspondiente a la emergencia del bulón de arrastre (20), la cual provoca en el disco (7) un desplazamiento (33-33 '-33") correspondiente con respectivos ángulos de giro (A-B-C)... para cada posición del cabezal (6) asistido por el carro (8) que se traducirá en una mayor velocidad angular cuanto más se aproxime al centro de dicho disco (7), de manera que cuando ambos centros coincidan la relación de transmisión sería de (1: 1).

Tal y como se puede observar en la citada figura 6, las holguras (34) que se producen entre el giro del disco (7) y el del cabezal (6) son absorbidas por este último, concretamente por el conjunto bulón de arrastre

(20) y caequillo (21), a través de las ranuras (14) del cabezal (6).

Por último cabe destacar que, para conseguir el efecto de embrague, el disco (7) incorpora en su zona perimetral y más externa un anillo deslizante (35) sobre el mismo, coplanario, estableciendo continuidad con la superficie de contacto de dicho disco con el cabezal (6), que mediante pares de resortes (36) se fija a éste, con lo que se consigue una actuación oscilante, amortiguada y flexible del anillo sobre el disco, que permite obtener el efecto de embrague, al resultar dicha zona en la que la relación de transmisión es menor, a lo que hay que añadir el control adecuado de la electroválvula (28), la cual es sometida a un tren de impulsos por control electrónico, que produce una interrupción intermitente de la presión del cilindro hidráulico (27) sobre la horquilla (25).

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