ES2254684T3 - Medios de transmision para vehiculos de motor. - Google Patents

Abstract

Unidad de transmisión para vehículos de motor que comprende un motor de combustión interna (1) y una caja de cambios (9) con cambio automático que tiene un eje de entrada (7) y un eje de salida (34), en donde dicho eje de entrada (7) se conecta a través de un embrague (3) al cigüeñal (2) del motor, teniendo dicha caja de cambios (9) con cambio automático al menos un eje intermedio (11) montado en una carcasa, teniendo dicho eje intermedio al menos un engranaje (16) acoplado a un engranaje (12) en el eje de entrada, un eje principal (10) que se monta en la carcasa y que tiene engranajes que se acoplan a engranajes del eje intermedio, en donde al menos un engranaje en cada par de engranajes de acoplamiento en el eje intermedio y en el eje principal está montado con capacidad de rotación sobre su eje y puede fijarse a su eje con ayuda de medios de acoplamiento (13, 24, 25), y medios de operación (40, 41, 42) que cooperan con dichos medios de acoplamiento y están controlados por medio de una unidad de control (45) que depende de señales introducidas en dicha unidad de control que representan información diversa del motor y del vehículo, incluyendo al menos la velocidad del motor, la velocidad del vehículo y la posición del acelerador, estando preparada dicha unidad de control (45), tras la recepción de señales que indican la velocidad del vehículo y cuando el conductor afloja el acelerador (48) dentro de un sector (á) de funcionamiento predeterminado de dicho acelerador (48), que se extiende sobre una pequeña parte del sector (ã) total de funcionamiento de dicho acelerador, para desacoplar la conexión de transmisión entre dicho motor y dicho eje de salida (34) de la caja de cambios con cambio automático, caracterizada porque dicho sector (á) de funcionamiento predeterminado comienza a una distancia (â) a partir de la posición de reposo del acelerador.

Description

Medios de transmisión para vehículos de motor.

La presente invención se refiere a una unidad de transmisión para vehículos a motor que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1 y es conocida por el documento US-A-5 024 305.

Las unidades de transmisión de este tipo, con las llamadas cajas de cambios con cambio automático, se han vuelto más y más frecuentes en vehículos pesados a medida que la tecnología de los microordenadores se ha ido desarrollando y lo ha hecho posible, con la ayuda de un ordenador de control y un número de medios de control, por ejemplo servomotores, para regular con precisión la velocidad del motor, el acoplamiento y desacoplamiento de un embrague de disco entre el motor y la caja de cambios y los medios de acoplamiento de la caja de cambios entre sí, a fin de proporcionar siempre un cambio de velocidad suave a la velocidad de rotación adecuada. La ventaja de una transmisión con cambio automático con respecto a una transmisión automática tradicional, formada por una etapa de engranajes planetarios con un convertidor de par motor hidrodinámico en el lado de entrada, es, por una parte, especialmente cuando se utiliza en vehículos pesados, que es más sencilla y más fiable y puede ser fabricada a un coste sustancialmente más bajo que una transmisión automática tradicional y, por otra parte, que es más eficaz, haciendo posible un menor consumo de combustible.

La transmisión automática formada por engranajes planetarios normalmente tiene embragues unidireccionales entre las etapas planetarias. Cuando el motor está funcionando en el modo de cambio automático, estos embragues se acoplan para transmitir el par motor desde el motor hasta las ruedas motrices, pero cuando existe transmisión de par motor en la dirección opuesta, es decir, ninguna aceleración del motor y el vehículo en movimiento, se liberarán y permitirán que el vehículo ruede hacia delante sin freno del motor, lo que da lugar a un consumo reducido de combustible debido a la utilización de la energía.

El objetivo de la presente invención es conseguir una caja de cambios con cambio de velocidades automatizado del tipo descrito a título de introducción, que se construye para proporcionar una función automática de rodadura libre correspondiente a la de la transmisión automática tradicional con etapas de engranajes planetarios y embragues de rueda libre.

Esto se consigue según la invención por medio de las características de la reivindicación 1.

Cuando el conductor desea cambiar el modo de conducción del vehículo de una transmisión mecánica del motor a permitir que el vehículo ruede libremente sin freno del motor, afloja el pedal del acelerador, de manera que entra en el sector predeterminado en el que la conexión para la transmisión desde el motor se encuentra interrumpida. Si se desea freno del motor, puede aflojar incluso más el pedal del acelerador, o bien completamente o, en cualquier caso, hasta tal punto en que supera el sector predeterminado dentro del cual se produce rodadura libre.

La conexión para la transmisión puede liberarse mediante la unidad de control, bien liberando el embrague entre el motor y la caja de cambios o bien situando el engranaje que se encuentra acoplado en ese momento en la caja de cambios, en su posición libre.

En una realización preferente de una unidad de transmisión según la invención, se utiliza una caja de cambios que consiste en un grupo principal y anteriormente y en serie con él, un grupo divisor sincronizado que tiene dos engranajes que están montados con capacidad de rotación sobre el eje de entrada y que pueden ser liberados al mismo tiempo y ser fijados alternativamente al eje de entrada con ayuda de medios de acoplamiento y medios de sincronización controlados por dichos medios de mando. Cada uno se acopla a un engranaje individual en el eje intermedio. La unidad de control se dispone aquí, en respuesta a señales de entrada que indican la velocidad del vehículo y la posición del acelerador dentro de dicho intervalo de funcionamiento predeterminado, para liberar el engranaje que se encuentra acoplado en ese momento al eje de entrada, situando dichos medios de acoplamiento y de sincronización en una posición neutra.

La invención se describirá con más detalle con referencia a los ejemplos mostrados en los dibujos adjuntos, en los que la figura 1 muestra una representación esquemática de una unidad de transmisión según la invención, y la figura 2 muestra el embrague y la caja de cambios de la figura 1 a una escala mayor.

En la figura 1, 1 indica un motor de combustión interna de seis cilindros, por ejemplo un motor diesel, el cigüeñal 2 del cual está acoplado a un embrague monodisco en seco, generalmente indicado por 3, que se encierra en una campana de embrague 4. El cigüeñal 2 está unido sólidamente a la carcasa 5 del embrague, mientras que su disco 6 está solidamente unido a un eje de entrada 7, que se monta con capacidad de rotación en la carcasa 8 de una caja de cambios, generalmente indicada por 9. Un eje principal 10 y un eje intermedio 11 se montan con capacidad de rotación en la carcasa 8.

Como es evidente de manera más clara en la figura 2, un engranaje 12 se monta con capacidad de rotación sobre el eje de entrada 7 y puede fijarse a dicho eje con la ayuda de un manguito de acoplamiento 13 provisto de medios de sincronización. Dicho manguito de acoplamiento 13 no tiene capacidad de rotación pero está montado con capacidad de desplazamiento axial sobre un cubo 14 sin capacidad de rotación conectado al eje de entrada. Con la ayuda del manguito de acoplamiento 13, un engranaje 15, montado con capacidad de rotación sobre el eje principal 10, puede fijarse al eje de entrada 7. Con el manguito de acoplamiento 13 en una posición central NS, ambos engranajes 12 y 15 se liberan de sus ejes 7 y 10 respectivamente. Los engranajes 12 y 15, respectivamente, se acoplan a los engranajes 16 y 17, respectivamente, que se unen sin capacidad de rotación al eje intermedio 11. Engranajes 18, 19 y 20 adicionales, respectivamente, se unen sin capacidad de rotación al eje intermedio 11 y se acoplan a los engranajes 21, 22 y 23, respectivamente, sostenidos por el eje principal, y fijables al mismo con la ayuda de los manguitos de acoplamiento 24 y 25, respectivamente, que, en el ejemplo mostrado, no tienen medios de sincronización. Sobre el eje principal 10 se monta un engranaje adicional 28 con capacidad de rotación y se acopla a un engranaje intermedio 30 montado con capacidad de rotación sobre un eje independiente 29. El engranaje intermedio 30 se acopla a su vez a un engranaje 20 del eje intermedio. El engranaje 28 se puede fijar a su eje con la ayuda de un manguito de acoplamiento 26.

Los pares de engranajes 12, 16 y 15, 17 y el manguito de acoplamiento 13 forman un grupo divisor con una etapa corta LS y una etapa larga HS. El par de engranajes 15 y 17 junto con los pares de engranajes 21, 18, 22, 19, 23, 20 y 28, 30 forman un grupo principal con cuatro velocidades de avance y una de retroceso. En el extremo de salida del eje principal 10, un engranaje 31 se monta sin capacidad de rotación para formar un engranaje central en un grupo de dos gamas de tipo planetario, generalmente indicado por 32, el portador planetario 33 del cual está montado sin capacidad de rotación sobre un eje 34, formando el eje de salida de la caja de cambios. Los engranajes planetarios 35 del grupo de gamas 32 se acoplan a un engranaje corona 36 que, con la ayuda de un manguito de acoplamiento 37, puede fijarse a la carcasa 8 de la caja de cambios para la gama corta LR y al portador planetario 33 para la gama larga HR. El manguito de acoplamiento 37 tiene también una posición central NR en la que el eje de salida 34 se libera del eje principal 10. Los manguitos de acoplamiento 13, 24, 25, 26 y 37 se pueden desplazar tal como indican las flechas de la figura 2, proporcionando las posiciones de engranaje que se indican sobre las flechas. El desplazamiento se consigue con medios servomotores 40, 41, 42, 43 y 44, indicados esquemáticamente en la figura 2, que pueden ser dispositivos pistón-cilindro accionados neumáticamente del tipo utilizado en una caja de cambios del tipo descrito anteriormente, que se comercializa bajo el nombre Geartronic®.

Los medios servomotores 40, 41, 42, 43 y 44 se controlan por medio de una unidad de control electrónico 45 (figura 1), que comprende un microordenador que depende de las señales introducidas en la unidad de control que representan información diversa del motor y del vehículo, que incluyen al menos la velocidad del motor, la velocidad del vehículo, la posición del pedal 48 del acelerador y, cuando proceda, el encendido-apagado del freno del motor, cuando un selector electrónico de engranaje 46 acoplado a la unidad de control 45 se encuentra en su posición automática. La posición del pedal del acelerador se obtiene a partir de un sensor de ángulo 49, que está acoplado a un brazo 51 del pedal de la gasolina pivotante sobre un eje 50. Cuando el selector se encuentra en la posición de cambio manual, el cambio tiene lugar bajo las órdenes del conductor a través del selector de engranaje 46. La unidad de control 45 también controla la inyección de combustible, es decir, la velocidad del motor, dependiendo de la posición del pedal del acelerador y del suministro de aire a un dispositivo pistón-cilindro neumático 47, por medio del cual se libera el embrague 3.

La unidad de control 45 se programa de acuerdo a la invención de manera que la función de rodadura libre se activa cuando el conductor, con el vehículo en movimiento y con cualquier freno de motor, por ejemplo un regulador de escape o un freno de compresión, desactivado, afloja el pedal 48 del acelerador a una posición dentro del sector \alpha del ángulo de giro predefinido de la figura 1, donde \gamma indica el sector de giro total del brazo 51 del pedal y \beta indica un sector predeterminado, dentro del cual el motor marcha sin fuerza motriz pero en el que no existe rodadura libre, es decir, existe freno del motor. Los ángulos de giro \alpha y \beta son, en el ejemplo mostrado, cada uno de unos 5º del alcance total del ángulo de giro del brazo 51 del pedal de unos 30º, pero el ángulo \beta puede, en algunos casos, seleccionarse para ser de 0º. Esto significa que cuando el acelerador se afloja a un ángulo de entre unos 5º y unos 10º a partir de una posición de reposo no presionada, la función de rodadura libre se activará por medio de la unidad de control 45, primero controlando la velocidad del motor, de manera que no se transmita ningún par motor entre el eje de entrada 7 de la caja de cambios y el eje principal 10. La unidad de control 45, entonces, envía una señal a la unidad servomotora 40 para poner el manguito de acoplamiento 13 en su posición neutra NS, a partir de donde se controla el motor a revoluciones por minuto de ralentí. El tren de transmisión se encuentra en este momento desacoplado y el vehículo puede rodar libremente. Mediante la liberación de un grupo divisor sincronizado, se consigue la función de rodadura libre, liberando el mismo mecanismo de engranajes sin tener en cuenta qué engranaje se encuentra acoplado en el grupo principal. Alternativamente, se puede obtener la misma función ajustando el manguito de acoplamiento 37 del grupo de gamas 32 a su posición neutra NR.

La unidad de control se programa para desactivar la función de rodadura libre cuando el conductor o bien afloja el pedal del acelerador al sector \beta o demanda freno del motor activando, por ejemplo, el freno de escape o el freno de compresión, o bien presionando el pedal del acelerador de manera que se mueva más allá del sector \alpha. La unidad de control primero controla la velocidad del motor a un número de revoluciones por minuto que hace posible la sincronización, y el manguito de acoplamiento 13 se desplaza, a partir de entonces, a su anterior posición de acoplamiento. El tren de transmisión está establecido en ese momento y la conducción o el freno del motor es entonces posible.

Además, se programa una función de seguridad en la unidad de control 45 si el motor se parara cuando se activa la función de rodadura libre, según la cual la unidad de control 45 enviará entonces una señal para, primero, liberar el embrague entre el motor y la caja de cambios y, después, desplazar el manguito de acoplamiento 13 desde su posición neutra a su posición de acoplamiento anterior.

Después del acoplamiento del engranaje sincronizado, la unidad de control 45 proporciona una señal para volver a acoplar el embrague 3. Cuando el embrague 3 se encuentra acoplado, el motor es accionado por el vehículo y cualquiera de las unidades auxiliares, tales como servobombas y frenos de motor, normalmente accionados por el motor, se encuentran ahora accionados por el vehículo a través del motor.

La invención se ha descrito anteriormente con referencia a una realización preferente, en la que se detecta la posición física del propio pedal del acelerador y se controla la función de rodadura libre. Dentro del alcance de la invención también es enteramente posible, por supuesto, detectar la posición de cualquier componente del pedal del acelerador, que cambie el ajuste o la posición a medida que cambia la apertura de la válvula de admisión, y permitir que controle la función de rodadura libre.

Claims (8)

1. Unidad de transmisión para vehículos de motor que comprende un motor de combustión interna (1) y una caja de cambios (9) con cambio automático que tiene un eje de entrada (7) y un eje de salida (34), en donde dicho eje de entrada (7) se conecta a través de un embrague (3) al cigüeñal (2) del motor, teniendo dicha caja de cambios (9) con cambio automático al menos un eje intermedio (11) montado en una carcasa, teniendo dicho eje intermedio al menos un engranaje (16) acoplado a un engranaje (12) en el eje de entrada, un eje principal (10) que se monta en la carcasa y que tiene engranajes que se acoplan a engranajes del eje intermedio, en donde al menos un engranaje en cada par de engranajes de acoplamiento en el eje intermedio y en el eje principal está montado con capacidad de rotación sobre su eje y puede fijarse a su eje con ayuda de medios de acoplamiento (13, 24, 25), y medios de operación (40, 41, 42) que cooperan con dichos medios de acoplamiento y están controlados por medio de una unidad de control (45) que depende de señales introducidas en dicha unidad de control que representan información diversa del motor y del vehículo, incluyendo al menos la velocidad del motor, la velocidad del vehículo y la posición del acelerador, estando preparada dicha unidad de control (45), tras la recepción de señales que indican la velocidad del vehículo y cuando el conductor afloja el acelerador (48) dentro de un sector (\alpha) de funcionamiento predeterminado de dicho acelerador (48), que se extiende sobre una pequeña parte del sector (\gamma) total de funcionamiento de dicho acelerador, para desacoplar la conexión de transmisión entre dicho motor y dicho eje de salida (34) de la caja de cambios con cambio automático, caracterizada porque dicho sector (\alpha) de funcionamiento predeterminado comienza a una distancia (\beta) a partir de la posición de reposo del acelerador.

2. Unidad de transmisión según la reivindicación 1, caracterizada por que la unidad de control (45) está preparada para liberar la conexión de transmisión mediante la liberación de un embrague (3) tras la recepción de señales de entrada que indican la velocidad del vehículo y la posición del acelerador dentro de dicho sector (\alpha) de funcionamiento predeterminado.

3. Unidad de transmisión según la reivindicación 1, caracterizada por que la unidad de control (45) está preparada para desacoplar la conexión de transmisión situando un engranaje acoplado en ese momento en la caja de cambios (9) en su posición libre, tras la recepción de señales que indican la velocidad del vehículo y la posición del acelerador dentro de dicho sector (\alpha) de funcionamiento predeterminado.

4. Unidad de transmisión según la reivindicación 3, caracterizada por que la unidad de control (45) está preparada, tras desacoplar la conexión de transmisión entre el motor (1) y el eje de salida de la caja de cambios (34), para, tras el posterior desplazamiento del acelerador (4) a una posición fuera de dicho sector (\alpha) de funcionamiento predeterminado, primero llevar las revoluciones por minuto del motor a las revoluciones por minuto adecuadas para el acoplamiento de un engranaje adaptado a la velocidad del vehículo y después transmitir a los medios de operación una señal para acoplar el engranaje.

5. Unidad de transmisión según la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque al menos dos engranajes (12, 15) montados con capacidad de rotación sobre el eje de entrada (7) pueden liberarse al mismo tiempo y pueden fijarse alternativamente al eje con ayuda de medios de acoplamiento y sincronización (13) controlados por dichos medios de operación (40) y cada uno se acopla a un engranaje individual (16, 17) en el eje intermedio (11), y porque la unidad de control está dispuesta, tras la recepción de señales que indican la velocidad del vehículo y la posición del acelerador dentro de dicho sector (\alpha) de funcionamiento predeterminado, para liberar el engranaje fijado en ese momento al eje de entrada, situando dichos medios de acoplamiento y sincronización en una posición neutra.

6. Unidad de transmisión según la reivindicación 3 o 4, caracterizada porque la caja de cambios (9) comprende un grupo principal con un número de engranajes (1-4 y R) y una parte de gama con una gama corta (LR) y una gama larga (HR) para cada engranaje en el grupo principal y la parte de gama tiene medios de embrague (37) con función sincronizadora, que, además de una posición corta y una posición larga, tienen una posición intermedia neutra (NR) y, porque la unidad de control está dispuesta, tras la recepción de señales que indican la velocidad del vehículo y la posición del acelerador dentro de dicho sector (\alpha) de funcionamiento predeterminado, para liberar el engranaje acoplado en ese momento situando el selector de gama en su posición neutra.

7. Unidad de transmisión según una de las reivindicaciones 1-4, caracterizada porque el engranaje liberable (15, 21, 22, 23) en cada par de engranajes interacoplables en el eje intermedio (11) y en el eje principal (10) se puede fijar a su eje con ayuda de medios de acoplamiento (24, 25) que carecen de función de sincronización.

8. Unidad de transmisión según una de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque el acelerador es un pedal de acelerador (48) montado con capacidad de rotación con un brazo de pedal (51), que se coordina con un sensor (49), que envía a la unidad de control (45) una señal que depende del ángulo de giro del brazo del pedal.