Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un sistema de transmisión continua variable que puede adoptar cualquier relación de transmisión entre una máxima y una mínima fijadas en el diseño.

Estado de la técnica

Los sistemas de variación continua actual se pueden dividir en distintas categorías:

• Sistemas hidráulicos, usando bombas de desplazamiento variable.

• Sistemas basados en transmisión por correa de longitud constante, con dos poleas de radio variable.

• Sistemas basados en piezas de contacto que transmiten la potencia entre ellas mediante la fricción de superficies perpendiculares.

• Sistemas oscilantes que convierten el giro rotacional en uno oscilante lineal y luego lo vuelven a transformar el movimiento rotacional variando la relación de transmisión en el proceso.

Todos estos sistemas tienen por objetivo ser capaces de conseguir una variación en la relación de velocidades entre la entrada y la salida del mecanismo, sin que exista una perdida momentánea de potencia mediante el uso de un embrague que desconecte al motor del eje de transmisión, como en las cajas de cambio de los vehículos actuales mas convencionales.

Por lo tanto la presente invención tiene el cometido de presentar un aparato de variación continua entre la relación de velocidades existentes entre la entrada y la salida del dispositivo mediante piezas de contacto que transmiten la potencia entre ellas, usando la fricción entre dos superficies perpendiculares y sus piezas complementarias como rodamientos y engranajes.

Descripción detallada de la invención

Caja de cambios de variación continua consistente, en dos piezas por los cuales gracias al movimiento relativo de una de las piezas con respecto a la otra produce una variación en la relación de transmisión de forma continua y progresiva. Para conseguir ese cambio en la relación de transmisión en el mecanismo, el dispositivo se va a constituir de dos piezas. Una con forma de casquete esférico que girara con respecto a su eje de revolución en el mecanismo, y otra con forma de toroide, que girara en el mecanismo con respecto a su eje de revolución. Ambas piezas estarán en contacto, el casquete esférico a través de su superficie esférica y el toroide a través de su hueco interior. Ambos ejes de revolución de ambas piezas no son coincidentes pero si paralelos, para poder conseguir el contacto en un punto entre ambas piezas y así, conseguir una transmisión de potencia mecánica a través de ese punto de contacto, de una pieza a la otra. El punto de contacto entre ambas piezas nunca podrá estar contenido en el eje de revolución de la pieza con forma toroidal, ya que si no, no se podría trasmitir el movimiento de giro entre una pieza y otra. Ademas la pieza toroidal tendrá un radio de revolución interior lo suficientemente grande como para que se pueda alojar en su hueco el casquete esférico.

Para conseguir la variación de la relación de transmisión en el mecanismo de forma continua. Al casquete esférico se le va unir un engranaje troncocónico, de tal manera que el eje de rotación de este engranaje y el eje de revolución del casquete esférico coincidan, ambas piezas girarían solidariamente en el mecanismo con respecto a sus ejes de revolución. Ademas el engranaje troncocónico deberá estar orientado de tal manera que permita a su vez el engrane con otro engranaje troncocónico formando un angulo de noventa grados entre los ejes de rotación de ambos engranajes. El engranaje que engrana con el engranaje que esta unido al casquete esférico tendrá un
eje por el cual podrá entrar o salir la potencia mecánica. Al girar el conjunto de piezas constituidas por el engranaje troncocónico y el casquete esférico a través del eje de rotación del eje de entrada o de salida de potencia, la distancia que hay entre el punto de contacto entre el casquete esférico y el toroide, y el eje de revolución del casquete esférico, cambia, variando a su vez la relación de transmisión a la entrada y salida del mecanismo de forma continua, sin perder el engrane entre ambos engranajes rectos, en ningún momento y pudiendo transmitir potencia de forma continua.

El radio del casquete esférico sera la distancia existente entre el punto de contacto
entre el casquete esférico y el toroide y el eje de rotación del eje de entrada o salida de potencia, para poder así evitar la perdida de contacto cuando se produzca el giro de las piezas para el cambio de relación de transmisión. El punto de contacto deberá estar en el piano que contiene los ejes de revolución del casquete esférico y el toroide y ser perpendicular al eje de rotación del eje de salida o entrada de potencia.

La entrada o salida de potencia mecánica en el dispositivo no es unidireccional, el flujo de potencia podrá ser desde la pieza toroidal, pasando por el casquete esférico, los engranajes y por ultimo el eje y al contrario de esta secuencia de piezas.

Las relaciones de cambio existentes serán una relación entre la distancia que hay entre el punto de contacto del casquete esférico y el toroide con el eje de revolución del casquete esférico, y la distancia entre el punto de contacto y el eje de revolución del toroide. Al variar una de las medidas se varia la relación de cambio.

Los dos limites de las relaciones de cambio serán, uno de ellos cuando el eje de revolución del casquete esférico coincida con el punto de contacto ya que el dispositivo se bloqueara. Y el otro limite cuando el piano de corte del casquete esférico coincida con el punto de contacto ya que no existiría mas superficie para poder transmitir la potencia mecánica.

Para evitar problemas de deslizamientos en el contacto que se produce entre el toroide y el casquete esférico, en el variador continuo existirá algún dispositivo que introduzca una fuerza en la direcci6n del eje de revolución del toroide, para que la zona de contacto aumente, evitando posibles problemas de deslizamiento.

Esta variador continuo permite una variación de la relación de transmisión de forma continua, sin que exista perdida de potencia significativa.

Descripción de los dibujos

• Figura 1 y Figura 2. Imágenes de los principales elementos que contribuyen a
  la realización del cambio de marchas del variador continuo.

• Figura 3. Vista lateral de los principales elementos que contribuyen a la
  realización del cambio de marchas del variador continuo.

• Figura 4, Figura 5 y Figura 6. Corte según A-B de la Figura 3. en diferentes
  posiciones para obtener diferentes relaciones de cambio de los principales elementos que contribuyen a la realización del cambio de marchas del variador
  continuo. Este corte según A-B coincide con el punto de contacto entre el
  casquete esférico y el toroide.

• Figura 7. Vista de la Pieza 6 de la presente invención.

• Figura 8. Montaje de una de las formas en la que se podría realizar la invención
  sin las piezas (1, 2, 5, 6 y 7).

• Figura 9. Vista de la Pieza 9 de la presente invención.

• Figura 10. Ensamblaje entre las piezas 9 y 2 de la presente invención.

• Figura 11. Vista de la Pieza 11 de la presente invención.

• Figura 12. Montaje de una de las formas en la que se podría realizar la
  presente invención.

• Figura 13. Vista lateral de una de las formas en la que se podría realizar la
  presente invención.

• Figura 14. Corte según C-D de la Figura 13. de una de las formas en la que se podría realizar la presente invención.

Exposición detallada de un modo de realización de la invención

Para poder desarrollar el cambio de marcha en el variador continuo planteado se podrían introducir diversas piezas para su constituci6n. La pieza 1 correspondería a la pieza con geometría de casquete esférico y la pieza 2 a la pieza toroidal, unidas como se ha explicado en la parte de la descripci6n (Figura 1 y Figura 2). Ademas de un engranaje troncocónico 3 que estaría unido a la pieza 1, girando ambas piezas de forma solidaria con respecto a su eje de revolución y otro engranaje troncocónico 4 que engranaría con el engranaje 3. A su vez el engranaje 4 estaría unido a un eje 5, que sacaría o introduciría la potencia en el mecanismo (Figura 3, Figura 4, Figura 5, y Figura 6). Para poder generar el giro de las piezas y así producir el cambio de marchas se podría introducir una carcasa 6 (Figura 7) que contuviera a los engranajes 3 y 4, y a su vez, esta carcasa dispondría de un eje que coincidiese con el eje de rotación del engranaje 4. Este eje giraría para poder desarrollar el cambio en la relación de transmisión mientras las piezas 1 y 2 siguen en contacto entre ellas. La pieza 6 ademas serviría de apoyo para el rodamiento 7 que soportaría el eje 5 que soporta a su vez al engranaje 4 y como cárter para los engranajes 3 y 4, encerrando el lubricante de estos engranajes. El rodamiento 7 permitiría girar al eje 5 mientras la carcasa 6 esta inmóvil. El rodamiento 8 serviría como soporte para en engranaje 3 en la carcasa 6, permitiendo el giro solidario del conjunto formado por las piezas 1 y 3. La función de la pieza 6 seria la de rotar todo el conjunto de piezas para realizar el cambio de relación de transmisión (Figura 8).

La pieza 2 estaría alojada en el interior de otro cuerpo de revolución 9 coincidiendo ambos ejes de revolución de ambas piezas y girando solidariamente en el conjunto (Figura 9 y Figura 10) que contendría guías lineales capaces de transmitir movimiento en la direcci6n del eje de revolución de la pieza 2, pudiendo de esta manera introducir una carga para aumentar la fricci6n entre las piezas 1 y 2, en el punto de contacto mediante un accionador. Ademas la pieza 9 serviría de apoyo para el rodamiento 10, al cual estaría unido el accionador que introduciría la carga mecánica en la dirección del eje de revolución de la pieza 2 en el conjunto. El rodamiento 10 tendría la función de evitar que el giro de la pieza 9 no se transmitiese al accionador pero si que el accionador pudiera transmitir la carga al sistema para evitar el deslizamiento en el punto de contacto entre las piezas 1 y 2. La pieza 9 estaría unida a la pieza 11 que seria otro cuerpo de revolución a través de las guías lineales. Estas guías lineales de la pieza 9 podrían Ademas trasmitir la potencia mecánica de giro. La pieza 11 (Figura 11) tendría la geometría de un cuerpo de revolución que ademas de unirse a la pieza 9 a través de las guías lineales dispondría de un apoyo para un rodamiento 12. Cuando se introdujese la carga a la pieza 9, la pieza 9 se movería a través de las guías de la pieza 11, al estar la pieza 9 unida a la pieza 2, introduciría una carga que evitaría los posibles problemas de deslizamiento debido a los contactos y mejoraría el rendimiento. La pieza 11 a su vez se uniría al engranaje recto 13 que engranaría con el piñón 14 que serviría como entrada o salida de la potencia mecánica del dispositivo.
El conjunto de piezas 2, 9, 11 y 13 giran de forma solidaria con respecto a sus ejes de revolución que coincidirían. La pieza 11 serviría como apoyo a la pieza 9 ya que tendría un rodamiento 12 que permitiría el movimiento de giro del conjunto de piezas, pero impediría el desplazamiento del conjunto cuando se introduce una carga a la pieza 10 (Figura 12, Figura 13 y Figura 14).

Reivindicaciones

1. Caja de cambios de variación continua en la relación de transmisión caracterizada por un engranaje cónico (4) que engrana con otro engranaje cónico (3), este Ultimo asu vez, unido a un elemento que contiene un casquete esférico (2). La unión entre el engranaje (3) y el casquete esférico (2) se realizara haciendo coincidir ambos ejes de revolución de cada una de as piezas y teniendo un contacto entre el piano de corte del casquete esférico (2) con el piano generado por el diámetro mayor del engranaje (3), girando en el dispositivo solidariamente con respecto a sus ejes de revolución. Otra pieza formada por una geometría toroidal (1) estará en contacto con la pieza con la geometría de casquete esférico (2), esta pieza toroidal (1) es mucho mayor que la pieza constituida por la geometría de casquete esférico (1), envolviendo una dentro de la otra, y pudiendo transmitir a través del punto de contacto la potencia requerida. El cambio de la relación de transmisión se realizara girando a través del eje de rotación del engranaje (4) el conjunto de piezas que contiene el engranaje cónico (3) y el casquete esférico (2). El eje de rotación del engranaje (4) debe ser normal al piano que contiene los ejes de revolución del casquete esférico (1) y el toroide (2) para generar el cambio de la relación de transmisión sin que se produzcan desacoples. Los ejes de revolución del casquete esférico (1) y el toroide (2) deberán ser paralelos pero nunca coincidentes, es decir deberán estar desfasados cierta distancia para que se genere el punto de contacto. El radio del casquete esférico (1) sera la distancia existente entre el punto de contacto entre el casquete esférico (1) y el toroide (2) y el eje de rotación del engranaje (4), para poder asi evitar la perdida de contacto cuando se produzca el giro de las piezas con el cambio de relación de transmisión.

2. Caja de cambios de variación continua en la relación de transmisión caracterizada según la reivindicación 1 porque el engranaje (4), este unido a un eje (5) por el que puede entrar o salir la potencia mecánica.

3. Caja de cambios de variación continua en la relación de transmisión caracterizada según la reivindicación 1 porque el engranaje (4) conste ya de su propio eje por el cual salga o entre la potencia sin necesidad de un eje (5) suplementario.

4. Caja de cambios de variación continua en la relación de transmisión caracterizada según la reivindicación 1 porque la entrada del flujo de potencia a través del dispositivo se podría realizar tanto en un sentido como en otro a través de las piezas.

5. Caja de cambios de variación continua en la relación de transmisión caracterizada según la reivindicación 1 porque la pieza (2) la cual a lo largo de este documento siempre se ha descrito como un cuerpo geométrico toroidal, podría definirse como cualquier cuerpo de revolución en el cual se pueda alojar el casquete esférico (1) y consiga un punto de contacto no coincidente de su eje de revolución.