Una vez finalizada esa tarea, para tener una visión más realista se ha simulado su comportamiento en un pequeño vehículo.

Transcripción

1 RESUMEN Duante años en el mecado del automóvil se ha peseguido la idea de dispone de una tansmisión continuamente vaiable y no esta estingidos a usa tan solo unas pocas machas discetas. A modo de intoducción al mundo de las tansmisiones vaiables, en pime luga se ha hecho una beve explicación de las ideas y modelos más epesentativos existentes o ya intoducidos en el mecado automovilístico. A continuación se popone una nueva tansmisión vaiable de la familia de las que se basan en las uedas libes, explicando la idea oiginal y sus posteioes modificaciones hasta llega al diseño popuesto. Paa obtene un compotamiento adecuado del mecanismo ha sido necesaio optimiza las vaiables del mismo y tas intepeta los esultados dimensionalo acode con el tamaño de una tansmisión. Una vez finalizada esa taea, paa tene una visión más ealista se ha simulado su compotamiento en un pequeño vehículo. Con los esultados obtenidos se he concluido que es apta paa el uso automovilístico, aunque se hace necesaio lleva a cabo un pequeño pototipo paa valida los pincipios utilizados y a pati de ahí segui tabajando en su desaollo. i

2 ÍNDICE RESUMEN... i ÍNDICE... ii INDICE DE FIGURAS... iv INTRODUCCIÓN... OBJETIVOS... TRANSMISIONES EXISTENTES...4. DE FRICCIÓN LA PRIMERA CVT VAN DOORNE DE CORREA METÁLICA VAN DOORNE DE CADENA CAMBIO TOROIDAL MILNER CVT DE CONOS CON ANILLO.... HIDROSTÁTICAS BOMBA DE EJE INCLINADO BOMBA DE PISTONES RADIALES EJEMPLO DE APLICACIÓN EN UNA MOTO: HONDAMATIC...9. DE RUEDA LIBRE, VAIVEN U OSCILATORIO..... LESTRANENG..... VARIBOX IVPD CVT CONSTANTINESCO TRANSREVOLUTION IVT IDEA ORIGINAL DESCRIPCIÓN DEL MECANISMO VENTAJAS E INCONVENIENTES COLOCACIÓN DE LA TRANSMISIÓN EN EL VEHÍCULO TRANSMISIÓN PROPUESTA OPTIMIZACIÓN DE LAS LONGITUDES UN SOLO CUADRILÁTERO ARTICULADO...6 ii

3 6.. VARIOS CUADRILÁTEROS ARTICULADOS EN PARALELO RESULTADOS DE LA OPTIMIZACIÓN LIMITACION DE LA ACELERACIÓN SENCILLA COMPROBACION DE LAS ECUACIONES ECUACIONES DINÁMICAS PUNTOS SINGULARES SIMULACIÓN EN PRO-ENGINEER DE LA RUEDA LIBRE SIMULACIÓN DINÁMICA PARTICULARIZACIÓN A UN VEHÍCULO CONCRETO RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN ESFUERZOS EN LOS DISTINTOS ELEMENTOS CONTROL DE LA POSICIÓN DE LA DESLIZADERA CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE TRABAJO PRESUPUESTO Cuado de pecios Listado de pecios URL-S CONSULTADAS BIBLIOGRAFÍA...98 iii

4 INDICE DE FIGURAS Figua : Esquema de funcionamiento de la pimea CVT...5 Figua : Pincipio de funcionamiento de una tansmisión Van Doone de coea...5 Figua : Vista seccionada y detalle de una de las poleas...6 Figua 4: Esquema en bajo y alto égimen de la Multimatic de Honda....7 Figua 5: Tansmisión Van Doone de cadena....9 Figua 6: Conjunto y distintos detalles de la Multitonic... Figua 7: Pincipio de funcionamiento de una tansmisión semitooidal... Figua 8: Esquema de funcionamiento de la tansmisión Tootak.... Figua 9: Vaiado de la Tootak...4 Figua 0: Sección eal de la Tootak...5 Figua : Esquema global de la tansmisión...6 Figua : Pototipo en un banco de puebas....7 Figua : Supeficies de ficción de la tansmisión Extoid....8 Figua 4: Pincipio de funcionamiento de la tansmisión Milne....9 Figua 5: Sección con más detalle...0 Figua 6: Pequeño pototipo de la tansmisión Milne.... Figua 7: Nuevos planetaios mucho más ligeos que las esfeas.... Figua 8: Distintas vistas de los seguidoes.... Figua 9: Conjunto de la tansmisión en alto y bajo égimen... Figua 0: Conjunto de los conos, el anillo y la guía del anillo....4 Figua : Tansmisión completa....5 Figua : Pime pototipo constuido, el banco de pueba donde es testeada y el diseño final instalado en el vehículo....5 Figua : Pincipio de funcionamiento de las CVTs hidostáticas...7 Figua 4: Bomba o moto de eje inclinado....8 Figua 5: Bomba o moto de plato inclinado....8 Figua 6: Bomba o moto de pistones adiales....9 Figua 7: Conjunto de la tansmisión Hondamatic...0 Figua 8: Esquema de la bomba y el moto de la tansmisión...0 Figua 9: Husillo que contola la inclinación de los platos....0 Figua 0: Pincipio de funcionamiento de las tansmisiones de ueda libe... iv

5 Figua : Pa y velocidad de salida de un moto monocilíndico.... Figua : Conjunto de los distintos elementos de la Lestaneng.... Figua : Fueza centífuga que ejecen los contapesos....4 Figua 4: Cuato posiciones del ciclo...5 Figua 5: Foma de egula la elación de tansmisión de la CVT....6 Figua 6: Un pototipo instalado en un pequeño vehículo....6 Figua 7: Junta univesal inclinada 0 gados y su velocidad angula de salida....7 Figua 8: Modificación de la junta univesal...8 Figua 9: Velocidad de salida de 4 juntas univesales modificadas en paalelo...8 Figua 40: Diseño en CAD y pototipo de la tansmisión...9 Figua 4: Sencillo esquema del conjunto...40 Figua 4: Oto modelo desaollado po la misma oganización Figua 4: Esquema de funcionamiento de la tansmisión Constantinesco....4 Figua 44: Esquema de funcionamiento de la tansmisión...4 Figua 45: Conjunto de la tansmisión...4 Figua 46: Posibilidades de la IVT....4 Figua 47: Ten epicicloidal...4 Figua 48: Vaiables utilizadas...44 Figua 49: Esquema cinemático de la idea oiginal...46 Figua 50: Esquema en tes dimensiones del diseño oiginal Figua 5: Posición de punto mueto...47 Figua 5: Distintas posiciones...47 Figua 5: Explosión de la tansmisión...48 Figua 54: Pa de salida en función de la posición de entada...50 Figua 55: Foma de evita la posición singula que tiene luga en punto mueto...5 Figua 56: Esquema cinemático del nuevo diseño popuesto....5 Figua 57: Esquema en tes dimensiones del diseño popuesto...54 Figua 58: Situación de punto mueto...55 Figua 59: Distintas posiciones...55 Figua 60: Vaiables escogidas en el cuadiláteo aticulado Figua 6: Velocidad de salida ente la de entada con =, =6, =8, 4= Figua 6: Configuaciones posibles....6 Figua 6: Relación de omegas con las longitudes optimizadas =, =.9, =.008, 4=...65 v

6 Figua 64: Relación de omegas con las longitudes optimizadas =, =.88, =4.506, 4= Figua 65: Mínimo absoluto en el caso de 4 cuadiláteos aticulados...67 Figua 66: Cociente de velocidades tas la ueda libe...67 Figua 67: Relación de velocidades vaiando la longitud de la baa vaiable...69 Figua 68: Limitación de la aceleación con 4 cuadiláteos en paalelo Figua 69: Cociente de velocidades tas la ueda libe...7 Figua 70: Relación de omegas con Matlab....7 Figua 7: Relación de omegas con Po-enginee....7 Figua 7: Modelo que se utilizaá paa simula el compotamiento de la tansmisión....7 Figua 7: Rueda libe diseñada en Po-enginee...79 Figua 74: Diagama de la esolución de las ecuaciones....8 Figua 75: Vaiación de los ángulos de bloqueo de la ueda libe según...86 Figua 76: Simulación del aanque del vehículo...88 Figua 77: Detalle de la evolución de la velocidad de salida & θ f Figua 78: Esfuezo de la baa de egulación...9 Figua 79: Esquema de máximos esfuezos de los elementos....9 vi

7 INTRODUCCIÓN Las tansmisiones más comunes de hoy día, se pueden esquematiza como un pa de enganajes en el que paa cambia la elación de velocidades, uno de los piñones se sustituye po oto de mayo o meno diámeto. Una impotante limitación que pesentan es que esta elación de velocidades sólo se puede modifica de foma disceta. Si po ejemplo pensamos en los coches, habitualmente hay 5 ó 6 machas que coesponden a 5 ó 6 elaciones de tansmisión. Esto no pemite apovecha bien las posibilidades del moto, fundamentalmente poque no se obtiene el máximo endimiento de la cuva papm del mismo. En estos vehículos la velocidad depende diectamente de las evoluciones po minuto a las que gia el moto y esto hace imposible que el moto tabaje en su punto óptimo de funcionamiento. Con un sistema de machas disceto sólo se consigue tabaja en un ango más menos cecano a ese punto. Las C.V.T (Continuously Vaiable Tansmission o Tansmisiones Continuamente Vaiables), sin embago, pemiten vaia la elación de tansmisión de una foma pogesiva. La elación de velocidades es continua en luga de disceta y no existen sólo unas pocas desmultiplicaciones, sino también todas las intemedias. En cieto modo se dispone de infinitas machas ente un mínimo y un máximo. La ventaja especto a una tansmisión convencional consiste en que se apovecha de la mejo foma posible la cuva pa-pm del moto poque la velocidad a la que gia el mismo es independiente de la velocidad del vehículo. Ambas vaiables están desacopladas. De esta manea se consigue un meno consumo de combustible y mayoes pestaciones de velocidad y aceleación del vehículo. Teóicamente el ahoo de combustible seía de alededo del 5% y se tadaía un 5% menos de tiempo en acelea de 0 a 00km/h. Fente a esta gan ventaja las CVTs pesentan un gan númeo de inconvenientes. En pime luga, dado que hay que contola la elación de tansmisión en cada instante, son tansmisiones automáticas y la foma y sensación de conduci es difeente a

8 la que se obtiene con una manual. Esto tae consigo que no haya una gan aceptación po pate de los conductoes, que afiman que es un sistema muy eficiente, sobe todo paa el manejo ubano, peo que está lejos de se ágil y divetido de maneja. Paa soluciona en pate este poblema nomalmente las CVTs disponen de una opción en la que sólo se pueden usa unos pocos desaollos, simulando así que se está ante una tansmisión manual y el contol o dominio sobe el vehículo es mayo. A pesa de todo, en muchas de ellas el tacto sigue sin se el mismo y no es aceptado po los consumidoes. Los conductoes están muy habituados a las tansmisiones manuales y el cambio no es fácilmente aceptado, peo utiliza de esta foma una CVT hace que pieda gan pate de sus ventajas de ahoo de combustible y mejoa de pestaciones. En este caso la ventaja de una CVT sobe una manual es la suavidad de cambio ente las distintas machas, evitando los posibles tiones del vehículo. Oto gan inconveniente es la necesidad de que la tansmisión sopote gandes paes en vehículos de media o gan potencia, lo cual ha limitado la utilización de CVTs a ciclomotoes o coches de poca cilindada. Sin embago, el gan inteés paa solventa este poblema ha hecho que las CVTs cada vez estén mejo pepaadas en este aspecto. A pesa de estos inconvenientes el ceciente númeo de vehículos de este segmento están invadiendo el mecado y no cabe duda de que seá la tansmisión del futuo. Sin embago, seá necesaio supea algunos inconvenientes técnicos y el tanscuso de unos años paa que los conductoes se acostumben a estas nuevas tansmisiones más eficientes.

9 OBJETIVOS El pincipal objetivo es abi una línea de investigación en el teeno de las CVTs en el Depatamento de Automoción de la Escuela Supeio de Ingenieos de la Univesidad de Navaa de San Sebastián. Paa ello se popone un nuevo diseño de CVT que se estudia desde el punto de vista mecánico y que podía en un futuo se instalada en el ca coss Melmac Tenoj T600 TT del mismo depatamento.

10 TRANSMISIONES EXISTENTES La CVT es un invento de 876 y existe una inmensa cantidad de modelos. Es imposible nomba cada uno de ellos, peo se van a cita y explica bevemente los más destacables. Se pueden clasifica según el pincipio de funcionamiento en tes gandes gupos: de ficción, de vaivén o ueda libe e hidostáticas.. DE FRICCIÓN En las CVTs de ficción hay al menos dos cuepos que otan y que tienen un punto de contacto con igual velocidad tangencial. La elación de tansmisión vaía cambiando el adio de contacto efectivo ente ambos elementos... LA PRIMERA CVT Las pimeas tansmisiones del siglo 0 ean sencillos mecanismos de ficción como el de la Figua que cumplían con la función de embague, macha atás y vaiado (IVT). Fue usada en los EEUU, Gan Betaña y Suiza duante los años 906 a 90, peo el invento data de

11 Salida Entada Regulación Figua : Esquema de funcionamiento de la pimea CVT. No ea automática poque la posición de la ueda ea contolada manualmente po el conducto y su uso fue abandonado poque la duación de la tansmisión con el gan desgaste que sufían los elementos ea muy baja... VAN DOORNE DE CORREA METÁLICA La idea básica consiste en dos piñones unidos mediante una cadena. Simila al sistema de una bicicleta. Peo en luga de dos piñones hay dos poleas con dos conos cada una, unidas po un cintuón o coea aticulada (ve Figua ) Figua : Pincipio de funcionamiento de una tansmisión Van Doone de coea. 5

12 La coea confeccionada en aceo de muy alta calidad, es de longitud fija y la elación de tansmisión se vaía uniendo los conos de una polea y sepaando los de la ota. Con esto se consigue que el adio po donde tanscue el cintuón vaíe de foma continua y se obtenga una gama infinita de desaollos. La posición de los conos, y po tanto la desmultiplicación, se contola electónicamente atendiendo a difeentes paámetos como la posición del aceleado, la velocidad del vehículo o la pendiente del teeno po el que cicula. La pesión de empuje que actúa sobe los discos cónicos de las poleas se genea mediante una compleja hidáulica. Figua : Vista seccionada y detalle de una de las poleas. Al contaio que en una tansmisión automática convencional, no hay necesidad de usa un convetido de pa. El aanque se consigue po medio de un embague multidisco y paa la macha atás se usa oto embague y sistema de enganaje. Esta tansmisión se ha usado duante años en vespinos o motocicletas de baja cilindada. No ea posible hasta hace poco emplealas en vehículos de mayo potencia, 6

13 po los gandes paes que conlleva maneja y po el uido de alta fecuencia que geneaba la coea. Peo hoy día ya son muchos los coches que usan este sistema de tansmisión. De los 40 coches en el mecado que poseen tansmisiones continuas (Anexo ), ésta sin duda alguna es la más empleada. Incluso Nissan ha conseguido instala la CVT Xtonic en el modelo Muano de.5l llegando a sopota paes de hasta 500 N.m Con especto a una tansmisión secuencial automática esta CVT es más baata, ligea y pequeña. Y aunque en teoía debeía se también más ápida, en la páctica no lo es. Oto inconveniente es el efecto banda de goma. Cuando se pisa con fueza el pedal del aceleado las pm del moto suben ápidamente, peo el coche acelea suavemente. La sensación es la de un embague que esbala o la de una coea que se estia y vuelve a coge su longitud inicial paulatinamente. Existe un impotante etaso en el contol de la elación de tansmisión. Figua 4: Esquema en bajo y alto égimen de la Multimatic de Honda. 7

14 La mayoía de estas CVTs usan un cintuón metálico desaollado po Netheland Van Doone Tansmissie BV. Esta coea consiste en cientos de láminas metálicas tansvesales y longitudinales. Las tansvesales tienes la función de adheise a las poleas al se pesionadas conta ellas y las longitudinales sostienen las tansvesales y sopotan la tensión que tansmite la potencia ente ambas poleas. En los años 80, no fueon muy populaes poque las coeas no ean lo suficientemente fuetes paa sopota paes de gandes motoes. Po esta azón se usaon en algunos modelos del Fod Fiesta, en el Fiat Uno 60 Selecta y en el Subau Justy, siendo todos de menos de 00 c.c. A medida que la coea ha ido mejoando de calidad se ha intoducido en cilindadas mayoes, como en el Honda Civic de 600 c.c., hasta llega a los.5 litos del Muano. Hoy día es usada po Nissan Teana, Pimea, Mach, Cube (M6 Hype-CVT), Fiat Punto (Speed Gea), Subau Pleo (I-CVT), Rove MGF (Steptonic) y Honda Fit ente otos vehículos. VENTAJAS Baata Ligea Sopota paes de 500 Nm Pequeña INCONVENIENTES Más lenta que una automática Efecto banda de goma Todavía el pa que puede maneja es limitado.. VAN DOORNE DE CADENA El pincipio de funcionamiento es el mismo que el de las CVTs de cintuón, peo la coea aticulada ha sido sustituida po una cadena de láminas que puede sopota mayoes esfuezos. Sólo existe un modelo en la actualidad, petenece a Audi y ecibe el nombe de Multitonic. 8

15 Figua 5: Tansmisión Van Doone de cadena. La cadena está fomada po vaias capas de segmentos unidos po penos en sus puntos de aticulación tansvesales. Los fontales de los penos pesionan conta las supeficies cónicas de las poleas tansmitiéndose la fueza motiz. El deslizamiento que tiene luga es casi nulo y duante la vida de la tansmisión los penos se desgastan como máximo décimas de milímeto. La hidáulica, que tabaja muy complejamente, genea la pesión de empuje que actúa sobe los discos cónicos que foman las poleas. Ésta se encaga de dos taeas. Po un lado pesiona los discos cónicos de foma que se tansmite la fueza motiz sin apenas deslizamiento. A su vez ejece una pesión adicional paa sepaa o junta ente sí los discos cónicos paa vaia la elación ente los diámetos de las poleas. Po este motivo la hidáulica se ha distibuido en dos áeas según el pincipio de doble émbolo. El de mayo supeficie impide que la cadena esbale y el émbolo empujado con meno supeficie ejece una fueza adicional paa vaia la desmultiplicación. Un senso de pa se tosiona a tavés del momento de entada actuando en consecuencia paa cea o abi los talados de alimentación de la hidáulica. Así, se genea automáticamente un equilibio ente el pa moto que se tansmite y la fueza de pesión. Las elaciones posibles en la tansmisión son de :, hasta :,7 siendo, de este modo, el cociente ente la máxima y la mínima supeio a 6, cuando en las tansmisiones manuales convencionales es de alededo de 5. Paa mayo sencillez, en 9

16 adelante se efeiá a este cociente ente la máxima y mínima desmultiplicación como máxima elación de tansmisión o desmultiplicación. Audi también está ofeciendo la posibilidad de bloquea seis machas en su función manual secuencial paa mayo satisfacción de los conductoes. Se compaa ahoa el ahoo de combustible en los dos modelos en los que se ha instalado la CVT, el Audi A6 y el A4. En el caso del A6 de,8 litos, el consumo es idéntico en caetea que el que se consigue con el cambio manual de cinco machas, y algo meno en utilización ciudadana. En el caso del A4 de dos litos y 0 caballos, en caetea consume 0, litos más cada 00 kilómetos, mientas que en ciudad necesita medio lito menos de combustible que la vesión equivalente con caja de cambios manual MPH Consumo de combustible A6 con 5-velocidades manual 8. s 9.9 litos / 00km A6 con 5-velocidades automática 9.4 s 0.6 litos / 00km A6 con la CVT Multitonic 8. s 9.7 litos / 00km Como se puede apecia, los esultado de ahoo de combustible y mejoas de pestaciones ni quiea se acecan a los cálculos teóicos. Ota ventaja de la Multitonica especto a las CVT de coea es que Audi asegua que esta cadena de láminas no pecisa ni mantenimiento ni sustitución. Esto, taducido en tiempo, supone que excede en años a los que puede dua la vida útil del coche en que esté instalada la caja de cambios. Este tipo de CVTs también es más baata, pequeña y ligea que una automática. A su vez es igual de ápida y de consumo simila a una manual. Como inconvenientes hay que ecalca que el pa admisible es todavía limitado. 0

17 Figua 6: Conjunto y distintos detalles de la Multitonic.

18 VENTAJAS Más ápida y eficiente que la Van Doone de coea Admite paes más elevados que la Van Doone de coea Baata Pequeña Ligea No necesita mantenimiento INCONVENIENTES Velocidad y consumo similaes a una manual Todavía el pa que puede maneja es limitado Efecto banda de goma..4 CAMBIO TOROIDAL Es unos de los pincipales competidoes de la tansmisión de Van Doone. Está compuesta po dos discos concénticos enfentados que tienen una cavidad tooidal. Estos gian en sentidos contaios al esta conectados po uedas que según el ángulo en que estén situadas hacen vaia la elación de tansmisión (Figua 7) Figua 7: Pincipio de funcionamiento de una tansmisión semitooidal. La idea fue patentada en 877 po Chales Hunt y hoy día los modelos más desaollados son Tootak y Extoid...4. Tootak Se tata de una IVT (Tansmisión Infinitamente Vaiable) que po tanto popociona un ango de elaciones de tansmisión desde la macha atás del vehículo hasta altas velocidades en el sentido nomal de la macha.

19 La difeencia ente una CVT y una IVT se explica con detalle en el apatado 4. Enganajes de entada Vaiado Ten epicicloidal Cadena de elación fija salida Figua 8: Esquema de funcionamiento de la tansmisión Tootak. En esta tansmisión, el moto alimenta a tavés del embague a los enganajes de entada, y estos al vaiado y a los piñones planetaios del ten epicicloidal. El vaiado está fomado po la CVT tooidal que vaía la desmultiplicación de foma continua.

20 La cadena de elación fija ente los dos ejes alimenta al sol del enganaje epicicloidal y el anillo exteio tansmite la potencia al eje de las uedas. El ten epicicloidal pemite que el moto esté siempe conectado al eje de salida de las uedas del vehículo a cualquie velocidad, bien sea positiva o negativa, sin necesidad de embague o convetido de pa. Sin embago, paa alcanza altas velocidades dispone de oto égimen. El cambio de uno a oto se hace mediante dos embagues sinconizados al llega a deteminada velocidad del vehículo. El esquema explicado anteiomente coesponde al funcionamiento en bajo égimen. El embague de alto égimen elimina de la cadena de tansmisión el ten planetaio, pasa a tavés de unos enganajes hasta las uedas y sólo sive paa machas hacia delante. Es el equivalente a una segunda macha paa velocidades altas. El paso de un égimen a oto tiene luga a las pm de sinconismo con lo que afiman es impeceptible paa el conducto. Dependiendo de la posición del aceleado y otos paámetos, se contola la maiposa del moto, la desmultiplicación del vaiado y cual de los dos embagues está actuando. Figua 9: Vaiado de la Tootak. 4

21 Tootak ha sido pobada en vaios vehículos como el Fod V8 de 5.4 litos sopotando sin poblemas sus 475 Nm de pa. Aunque todavía no se fabica en seie paa ningún coche del mecado. Una pate muy impotante del diseño es el contacto que tiene luga ente las uedas y los discos del vaiado tooidal. Paa tansmiti bien la potencia ente los dos se usan aceites de tacción. Estos foman una película de ente 0.05 y 0.4 micómetos de espeso ente las dos supeficies de foma que no se poduce contacto ente metal y metal y se minimiza su desgaste. Paa evita que se poduzca mucho deslizamiento debido al fluido y la potencia se tansmita de foma eficiente, los aceites de tacción juegan un papel fundamental. Están hechos de moléculas de cadena muy laga paa que inteactúen ente las supeficies metálicas cuando hay una pesión ejecida ente ellas, convitiéndose en un fluido muy viscoso bajo gandes pesiones. Figua 0: Sección eal de la Tootak. El cambio de elación de tansmisión se ealiza mediante un sistema hidáulico que modifica el ángulo de los sopotes que sujetan las uedas del vaiado. Un dato de bastante peso es que el ahoo de consumo medio en compaación con una tansmisión manual convencional es supeio al 9%. Al se una IVT, en posición de punto mueto el moto sigue conectado a las uedas del vehículo. En esta situación la educción que efectúa la tansmisión es infinita. Es deci, mientas el moto gia a una deteminada velocidad, el eje de salida está en eposo. Teóicamente esto lleva consigo un pa infinito. La solución al poblema consiste en no contola la elación de tansmisión del vaiado de la CVT sino contola el pa. El 5

22 mecanismo que contola el desaollo de la CVT se deja en libetad sin obliga a que esté en una posición conceta y de esta foma ella sola se sitúa en la posición exacta de punto mueto. Figua : Esquema global de la tansmisión. El compotamiento en caetea afiman que es extaodinaio, siendo el tacto inmejoable a la hoa de conduci, lo cual es una ventaja impotante especto a las CVT tipo Van Doone. El pesupuesto invetido en desaolla la tansmisión Tootak es impesionante, y aunque son ya 9 empesas las que han compado la licencia paa pode fabica esta tansmisión, ninguna de ellas la ha sacado todavía al mecado. BMW paece que seá la pimea en hacelo. 6

23 Figua : Pototipo en un banco de puebas. El endimiento del pototipo de la Figua es supeio al 9% y tiene un deslizamiento infeio al %. El ango de la desmultiplicación es de 5 debido al vaiado y tiende a infinito con el conjunto enteo ya que se puede detene el vehículo (IVT) No tiene la posibilidad de bloquea un cieto númeo de machas paa opea de una foma manual, peo es una de las CVTs con más pespectivas de caa al futuo. VENTAJAS Se tata de una IVT Sopota paes de 475 Nm sin poblemas Ahoo de consumo con especto a una manual supeio al 9% Tacto inmejoable a la hoa de conduci INCONVENIENTES Necesidad de oto égimen paa velocidades elevadas Pecio elevado Mayo tamaño que los modelos Van Doone..4. Extoid Extoid es una CVT semi-tooidal fabicada po los especialistas en tansmisiones Jatco e intoducida al mecado po Nissan desde 999 en los coches Cedic y Gloia. 7

24 Figua : Supeficies de ficción de la tansmisión Extoid. Como se apecia en la Figua el vaiado es una vaiante del sistema tooidal usando sólo la mitad de un tooide. Sopota un pa de 88 Nm y Nissan afima que popociona un ahoo de combustible del 0% con especto a una tansmisión automática. Al igual que éstas, posee un convetido de pa, peo es bloqueado una vez el coche toma cieta velocidad. Las supeficies de la uedas del vaiado son aceo al molibdeno y manganeso tatadas témicamente y mico-pulidas. Así mismo usa un fluido de tacción igual al utilizado en Tootak paa evita el contacto metal-metal. Los semitooides también son contolados mediante un sistema hidáulico y existe la posibilidad de dispone de 6 machas secuenciales. Como ventajas se puede nomba que sopota un alto pa y que funciona con suavidad. Po el contaio es caa y no es más ápida que una automática. Po oto lado, la máxima desmultiplicación es elativamente pequeña: 4.4. Peo el mayo inconveniente es que no sopota bajas tempeatuas y po esta azón su uso ha sido limitado al mecado japonés. 8

25 Íñigo Guisasola VENTAJAS Ahoo de consumo del 0% con especto a una automática secuencial INCONVENIENTES Menos eficiente que la Tootak Buen tacto a la hoa de conduci Más lenta que una automática Sopota 88 Nm de pa No admite bajas tempeatuas Desmultiplicación pequeña Pecio elevado..5 MILNER CVT Consta básicamente de una geometía vaiable en la que una esfea posee cuato puntos de contacto. Los puntos exteioes están en contacto con una supeficie fija que no gia. Los otos dos puntos inteioes están ligados al eje de entada. La potencia es tansmitida a la salida po medio de los seguidoes que gian a la vez que se desplazan las esfeas. Ve Figua 4 y siguientes. Es uno de esos casos en los que 4 fotos valen más que mil palabas. Figua 4: Pincipio de funcionamiento de la tansmisión Milne. 9

26 Figua 5: Sección con más detalle. El cambio de la elación de tansmisión se consigue haciendo meno o mayo la distancia ente los puntos de contacto po medio de un husillo accionado elécticamente. Paa evita el desgaste de las esfeas y las otas supeficies de contacto también es necesaio el uso de aceites de tacción. 0

27 Figua 6: Pequeño pototipo de la tansmisión Milne. Un pequeño pototipo inicial validaon los pincipios básicos de funcionamiento de la CVT. Sin embago los paes que podía sopota fueon muy infeioes a los que se habían calculado de foma teóica. Esto implicaba un consideable incemento del tamaño de la tansmisión paa sopota paes del oden de los que tendía que sopota en un automóvil. Las esfeas necesaias paa estas aplicaciones pesaían vaios kilos y las fuezas centífugas eliminan esta posibilidad. A pati de estas conclusiones se ha mejoado el diseño de la tansmisión usando en luga de las esfeas unos planetaios fomados po tes piezas que consiguen elimina mucho mateial y aligea el peso. Figua 7: Nuevos planetaios mucho más ligeos que las esfeas.

28 También se ha mejoado así el sistema de los seguidoes, que ahoa se explican con más detalle. Figua 8: Distintas vistas de los seguidoes. La misión de los seguidoes es tasmiti el movimiento de los planetaios a la salida de la tansmisión. Su funcionamiento es el siguiente. En el eje del planetaio A, se intoduce un odamiento B, que encaja en un plato anuado. Cada planetaio se aposentaá sobe una anua C del plato. Este plato iá unido a la salida E po medio de agujeos F en los que se intoducen unos dedos G.

29 Figua 9: Conjunto de la tansmisión en alto y bajo égimen. Estas modificaciones pemiten que una tansmisión de 00mm de diámeto y lago pueda sopota unos 400 Nm de pa y 80 kw de potencia. Así mismo, la elación máxima de desmultiplicación es de 7, supeio a la de otas tansmisiones de ficción. Po tanto la CVT de Milne está pepaada paa usase con fines automovilísticos, aunque po ahoa no se haya llevado a la páctica. VENTAJAS Sopota 400 Nm de pa Máxima desmultiplicación de 7 Pequeño tamaño INCONVENIENTES Menos desaollada que la Tootak y la Extoid Pecio elevado..6 DE CONOS CON ANILLO Consiste en dos conos ente los que hay un anillo que se desplaza axialmente cambiando los adios de contacto efectivos y po tanto la elación de tansmisión ente los dos ejes (ve Figua 0). El anillo es desplazado po una guía mediante un moto de coiente continua y contolado po un senso de posición. Debido a que el anillo está giando ente los dos conos, la fueza axial que hay que ealiza paa desplazalo es muy pequeña compaándolo con la fueza que tansmite ente los dos conos, y es fácilmente gobenable.

30 Entada Regulación Salida Figua 0: Conjunto de los conos, el anillo y la guía del anillo. La fueza que pesiona ambos conos paa que no se poduzca desplazamiento en los puntos de contacto es ejecida po un sistema mecánico que se autoegula y no necesita de un apote exta de enegía. Como en todas las tansmisiones que se basan en el contacto de dos supeficies, el aceite de tacción es fundamental paa el coecto funcionamiento del conjunto. El sistema se completa con un embague integado y un difeencial (Figua ). 4

31 Figua : Tansmisión completa. Figua : Pime pototipo constuido, el banco de pueba donde es testeada y el diseño final instalado en el vehículo. La tansmisión ha sido desaollada po un equipo de la univesidad alemana de Aachen paa el vehículo con el que paticipan en la Fomula Student, una competición oganizada po la Society of Automotive Engineeing (SAE). Es un evento intenacional ideado paa que estudiantes de distintas univesidades conciban, diseñen, fabiquen y compitan con automóviles monoplazas de competición. Sin embago, las puebas que se deben ealiza no se limitan a tests de velocidad y caeas, y a éstos se les añaden 5

32 puntos po diseño ingenioso, costes, oganización, empleo de heamientas CAD/CAM/CAE, etc. Po ello se tata de una competición ingenieil más que de una caea de coches. Las esticciones impuestas al chasis y al moto están limitadas de manea que conlleven un eto paa el conocimiento, ceatividad e imaginación de los estudiantes. Los coches se constuyen con un esfuezo de equipo, duante un peíodo de alededo de un año, y se tasladan a la competición anual paa juzgalos y compaalos con otos vehículos povenientes de univesidades de todo el mundo. El esultado final es un alto nivel de expeiencia paa los jóvenes ingenieos en un poyecto de ingenieía con entidad, así como la opotunidad de habe tabajado en equipo, ajustándose a unas fechas concetas y a un pesupuesto. En el caso conceto del desaollo de esta tansmisión de ficción, en el poceso colaboaon 5 alumnos paa el diseño mecánico, dos paa el contol electónico y un expeto en tansmisiones de GIF (Asociación de investigadoes industiales) supevisando a los estudiantes. A pesa de la gan complejidad que conlleva diseña y fabica una CVT de ficción de estas caacteísticas, el equipo de estudiantes alemán se ha volcado en el poyecto y ha conseguido una excelente innovación paa el ca de su depatamento. El entono y medios del equipo alemán son similaes a los del Depatamento de Automoción de Tecnun y el desaollo de un nuevo esquema de CVT de ueda libe, seía una magnífica cata de pesentación en caso de pesentase a la Fómula Student.. HIDROSTÁTICAS Este tipo de CVTs convieten la enegía de otación del eje de entada en un caudal de fluido mediante una bomba y después este caudal es econvetido en un gio del eje de salida po medio de un moto o tubina hidostática (Figua ). 6

33 Figua : Pincipio de funcionamiento de las CVTs hidostáticas. A veces se vaía el caudal de fluido mediante la bomba y otas se contola la elación de tansmisión actuando sobe el moto o incluso sobe ambos (moto y bomba). En cualquiea de los casos se hace de foma continua paa obtene una gama infinita de velocidades y el estudio de las distintas CVTs se educe a explica qué tipo de bombas y motoes hidostáticos son usados. La eficiencia de las bombas y motoes hidostáticos está compendida nomalmente ente el 70 y el 85%, lo cual disminuye el endimiento de la tansmisión con especto a las de ficción y ueda libe de foma consideable. La gan ventaja de estas tansmisiones es que pueden opea con paes y potencias enomes. Son utilizadas en tactoes y vehículos pesados. Sin embago, el objetivo del poyecto se basa en sistemas mecánicos que hidostáticos y po tanto no se va a pofundiza demasiado en este campo... BOMBA DE EJE INCLINADO En este tipo de bomba se puede obseva en la Figua 4 que el eje de entada es giado un cieto ángulo paa vaia la caea de los pistones que oiginan el caudal de fluido. De foma que si los dos ejes están alineados los cilindos no tienen ecoido y el caudal es nulo. Situación que coespondeía al punto mueto. 7

34 Figua 4: Bomba o moto de eje inclinado. Un diseño paalelo consiste en hace gia un cieto ángulo un plato situado en el eje de entada y unido a los pistones (Figua 5), obteniendo un esultado muy simila. La ventaja consiste en que nomalmente es más sencillo gia este plato que el popio eje. Figua 5: Bomba o moto de plato inclinado. Ambos pincipios pueden se utilizados tanto en bombas como en motoes hidostáticos... BOMBA DE PISTONES RADIALES En este caso se contola el caudal vaiando la excenticidad del eje de entada (Figua 6). Si ésta es nula la caea de los pistones también los es y no hay caudal (punto mueto) Si po lo contaio está descentado una cieta distancia, duante media vuelta (la mitad supeio en el ejemplo de la Figua 6) los pistones absoben fluido y duante la ota media la expulsan (la mitad infeio) 8

35 Figua 6: Bomba o moto de pistones adiales. Este pincipio y el anteio son los más utilizados como bombas y motoes hidostáticos. Dado el diseño de estos sistemas, tanto en las bombas como en los motoes, el pa de salida no va a se popocional al de entada. Es deci, debido a la geometía y a que el númeo de cilindos es limitado, la foma del pa de salida no seá el de la entada sino que tendá cietas fluctuaciones. Esto no es un punto a favo paa estas CVTs, peo es extaño que nadie haga ningún comentaio o estudio aceca de esta cuestión y como afecta al funcionamiento global de la tansmisión... EJEMPLO DE APLICACIÓN EN UNA MOTO: HONDAMATIC Se tata de una CVT hidostática en la que tanto la bomba como el moto paa cambia la elación de tansmisión vaían la posición de un plato. Segundo pincipio explicado en el apatado... La foma de contola el ángulo giado po el plato se hace po medio de un husillo como se puede obseva en la Figua 9. El fluido utilizado es el aceite y la CVT ha sido pobada en una motocicleta Honda de 500 centímetos cúbicos con esultados positivos. 9

36 Figua 7: Conjunto de la tansmisión Hondamatic. Figua 8: Esquema de la bomba y el moto de la tansmisión. Figua 9: Husillo que contola la inclinación de los platos. 0

37 VENTAJAS El pa que puede maneja no es una limitación INCONVENIENTES Eficiencia mucho meno con especto a otas CVTs Fluctuación del pa de salida con especto al de entada. DE RUEDA LIBRE, VAIVEN U OSCILATORIO Son tansmisiones en las que la otación del eje de entada se conviete mediante un mecanismo en un movimiento oscilatoio de amplitud vaiable. Este movimiento de vaivén se ectifica con una ueda libe consiguiendo así un movimiento de otación unidieccional en el eje de salida. Si se utilizan vaios de estos mecanismos en paalelo se consigue tansmiti potencia en todo momento y minimiza el izado del ángulo de salida (ve Figua 0). Figua 0: Pincipio de funcionamiento de las tansmisiones de ueda libe. Son muchos los diseños e ideas existentes de esta familia de CVTs, peo ninguna de ellas ha sido intoducida en el mecado del automóvil. La necesidad de utiliza una ueda libe en el mecanismo hace difícil que se apueste po este tipo de tansmisiones, aunque hoy día existen uedas libes que sopotan las exigencias a las que estaían sometidas en un automóvil.

38 Po esta azón, están menos desaolladas que las tansmisiones de ficción y la infomación disponible es sustancialmente meno. Oto inconveniente que tienen con especto a las tansmisiones de ficción es que el pa y po tanto también la velocidad de salida no son constantes, al igual que ocuía con las hidostáticas. Esto es algo intínseco del diseño de estas CVTs y se puede disminui poniendo vaias de ellas en paalelo u optimizando deteminadas vaiables, peo nunca se podá elimina totalmente. Esta cuestión es un punto en conta de estos mecanismos, peo no hace imposible su utilización en el secto del automóvil. Si pensamos en una motocicleta de un solo cilindo (Figua ), el pa de salida del moto no es ni mucho menos constante. Sin embago, debido a las altas evoluciones a las que gia el moto y la inecia de la moto a se aceleada es impeceptible paa el conducto. Con los motoes de cuato cilindos de los coches ocue algo simila, aunque la foma del pa de salida tiene meno izado po tene pecisamente cuato cilindos en paalelo. Figua : Pa y velocidad de salida de un moto monocilíndico.

39 De aquí se concluye que aunque la foma del pa de entada y el de salida va a se modificado po la tansmisión (lo que no ocuía con las de ficción) estos efectos no deseados se pueden educi y se impeceptibles a la hoa de conduci... LESTRANENG CVT que consiste en unos contapesos que gian en dos ejes distintos geneando una fueza centífuga oscilatoia que hace gia los ejes. Contapesos Ruedas libes Entada Salida Eje de contapeso Eje pincipal Figua : Conjunto de los distintos elementos de la Lestaneng. El moto hace gia a los contapesos en sus espectivos ejes, los cuales se van a denomina ejes de contapeso (Figua ). Debido al gio de estas masas se oiginan dos fuezas centífugas F que vaían de diección según gian las masas. Son éstas las que genean un pa y hacen gia el eje pincipal. El pa también seá vaiable en el tiempo y a veces seá positivo y otas negativo, po lo que el eje pincipal adoptaía un movimiento de otación oscilatoio de no se po las uedas libes.

40 Eje de contapeso Eje pincipal F F Figua : Fueza centífuga que ejecen los contapesos. Se explican a continuación cuato posiciones distintas del ciclo y como actúan las distintas fuezas: Figua 4: Cuato posiciones del ciclo. Posición : las fuezas centífugas de ambas masas se anulan y no se genea ningún pa. Posición : se genea un pa en el sentido de las agujas del eloj. El eje pincipal está desacoplado del eje de salida de la tansmisión y es deceleado con este pa. Sin embago, cuando el eje pincipal tenga velocidad angula ceo, una segunda ueda libe 4

41 impediá que gie en sentido contaio. Esta segunda ueda libe está conectada el eje pincipal y a un eje que pemanece en eposo en todo momento. Posición : Las fuezas centífugas se anulan y de nuevo no se genea ningún pa. Posición 4: se genea un pa en sentido contaio a las agujas del eloj y la ueda libe secundaia se desbloquea. El eje cental es aceleado hasta que alcanza la velocidad del eje de salida y la ueda libe pincipal une ambos ejes paa tansmiti los esfuezos. Figua 4: Cuato posiciones del ciclo. La foma de contola la elación de tansmisión se basa en que hay dos masas (una gis y la ota beis en el dibujo de la Figua ) po cada eje de contapesos que pueden gia una con especto a la ota. Se contola así el dento de gavedad del contapeso que foman las dos masas en conjunto, pudiendo queda más o menos descentado especto al eje. Si el cento de gavedad está alineado con el eje del contapeso no se cea ninguna fueza centífuga y po tanto ningún pa. En esta situación el eje de salida no se mueve y coesponde al punto mueto de la tansmisión. 5

42 Figua 5: Foma de egula la elación de tansmisión de la CVT. Paa poba el modelo, los ceadoes de Lestaneng han fabicado un pototipo sencillo donde el cento de gavedad de los contapesos no es vaiable y po tanto se ha hecho necesaio la utilización de un embague. Figua 6: Un pototipo instalado en un pequeño vehículo. El moto utilizado es un Tecumseh de 5 caballos de potencia. El funcionamiento según se puede apecia en algún video paece se el espeado y satisfactoio. Aseguan que el endimiento de la tansmisión es muy alto poque ésta pemanece a tempeatua ambiente tas media hoa de funcionamiento. Sin embago debe de habe una pédida de enegía en el intevalo de tiempo en el que la ueda libe pincipal deja de tansmiti potencia al eje de salida y el eje pincipal es deceleado hasta que la ueda libe secundaia impide que éste gie en sentido contaio. Es deci en la posición de la Figua 4 la enegía necesaia paa detene el eje pincipal y po tanto la 6

43 otación especto a este eje de los contapesos es apotada po el moto y po tanto seá una pédida de potencia. Este efecto no afecta a la tempeatua de la tansmisión y sin embago había que estudia en qué medida afecta al endimiento de la misma. VENTAJAS Sencilla Se tata de una IVT INCONVENIENTES Fluctuación del pa de salida con especto al de entada.. VARIBOX Desaollada po Balowod se basa en el pincipio de funcionamiento de la junta univesal. Cuando los dos ejes de la junta foman un cieto ángulo, la velocidad angula de salida no es igual a la entada. Tiene foma ondulatoia, estando un cieto ango po encima de la velocidad de entada y oto po debajo (Figua 7) Figua 7: Junta univesal inclinada 0 gados y su velocidad angula de salida. Si se ealiza una modificación al mecanismo tal y como se ve en la Figua 8, se consigue que en un ango de 90 gados, la elación de velocidades ente la entada y la salida sea pácticamente constante. Así mismo se puede obtene una elación de 7

44 velocidades desde uno (salida igual a la entada) hasta.4 como se apecia también en la gáfica de la Figua 8. Figua 8: Modificación de la junta univesal. Si se ponen 4 juntas en paalelo se puede consegui una onda de velocidad de salida con un izado muy pequeño (Figua 9) Figua 9: Velocidad de salida de 4 juntas univesales modificadas en paalelo. 8

45 Figua 40: Diseño en CAD y pototipo de la tansmisión. Afiman que la potencia que puede tansmiti es supeio a 40Kw y una mejoa del endimiento del 8 % especto a una manual de 5 machas y que la foma de contola la elación deseada se ha simplificado a la posición de una palanca. El tamaño también es equipaable al de las actuales manuales. Sin embago, el gan inconveniente es su limitado ango en el que puede vaia la elación de tansmisión, desde hasta.4. VENTAJAS Reducción del consumo del 8% con especto a una manual Fluctuación del pa de salida con especto al de entada casi nulo. INCONVENIENTES Máxima desmultiplicación de.4.. IVPD CVT Desaollada po Company Ex, es una tansmisión en el que el eje de entada cuenta con unas levas de excenticidad vaiable que enganan en una pieza ígida (Figua 4). Esta pieza tansmite al eje de salida un movimiento oscilatoio. Las levas pueden alinease adoptando el mismo pefil que el eje y consegui una excenticidad nula que coespondeía a la situación de punto mueto en el vehículo. 9

46 Entada Salida Ruedas libes Figua 4: Sencillo esquema del conjunto. Existe oto modelo desaollado po la misma compañía en el que el eje de entada también tiene una pieza de excenticidad vaiable. El funcionamiento del esto del mecanismo es bastante intuitivo obsevando la ilustación (Figua 4) Entada Salidas Figua 4: Oto modelo desaollado po la misma oganización. No hay mucha infomación al especto, como el pa máximo o potencia que pueden tansmiti. Aunque sus ceadoes afiman que sopotan sin poblemas los esfuezos necesaios paa foma pate de un automóvil, aunque no lo azonan de ninguna foma. Po oto lado también afiman que la velocidad y el pa de salida son constantes y esto es imposible en una tansmisión de este tipo. Con lo cual piede mucha cedibilidad toda la infomación, que de po sí es poca, que se puede enconta en la página Web de la compañía...4 CONSTANTINESCO Esta CVT puede considease el pime convetido de pa de la histoia. Básicamente se compone de una excéntica en el eje de entada (el de la izquieda en la ilustación de la 40

47 Figua 4) que hace move un péndulo con una masa en su pate infeio. La pate supeio del péndulo está unida a una pequeña baa que temina en un punto fijo y al eje de salida. Entada Salida Figua 4: Esquema de funcionamiento de la tansmisión Constantinesco. Si el eje de entada gia elativamente despacio la masa del péndulo se mueve oscilatoiamente y no se tansmite ninguna caga al eje de salida (situación a). Si la velocidad angula del eje de enta es elevada, debido a la inecia de la masa del péndulo éste ofeceá más esistencia a desplazase oscilatoiamente y pemaneceá pácticamente en la misma posición. Así la mayo pate del pa de entada se tansmitiá a la salida (Situación b) En la páctica se compota de una foma intemedia a las dos situaciones anteioes (Situación c)..5 TRANSREVOLUTION El pincipio de funcionamiento es un eje descentado que aasta a un bazo que está conectado al eje de salida haciéndole gia con un movimiento oscilatoio. 4

48 Entada Regulación Salida Rueda libe Figua 44: Esquema de funcionamiento de la tansmisión. La excenticidad se puede contola mediante el ángulo alfa, de foma que si alfa es nulo el eje de entada y el excéntico quedan alineados y la salida tendía velocidad ceo (situación de punto mueto) Figua 45: Conjunto de la tansmisión. Afiman que ha sido pobada en un vehículo 4x4 con un moto de 500cc y mejoa en un 0-5% el endimiento de una tansmisión automática, peo no hay mucha infomación al especto. 4

49 4 IVT Nomalmente las CVTs popocionan un ango de elaciones de tansmisión positivas ente un mínimo y un máximo. Po tanto es necesaio usa un enganaje de macha atás y un embague o convetido de pa paa pemanece en punto mueto Una IVT, tansmisión infinitamente vaiable, popociona un ango de elaciones de tansmisión desde la macha atás, pasando po el punto mueto y hasta altas velocidades en el sentido nomal de la macha. El moto está siempe conectado a las uedas del vehículo y no hay necesidad de un embague. Ve Figua 46 Figua 46: Posibilidades de la IVT. Las ventajas de una IVT con especto a una CVT son claas. Sin embago una CVT es fácilmente convetible en una IVT po medio de un conjunto de enganajes planetaios o un ten epicicloidal como el de la Figua 47. Figua 47: Ten epicicloidal. 4

50 La fomula que ige el conjunto es la siguiente: WP (DR + DS) = WR DR - WS DS Siendo w velocidades angulaes y D diámetos pimitivos. Las vaiables utilizadas se definen en la Figua 48 y la salida de la tansmisión IVT seía la siguiente: Figua 48: Vaiables utilizadas. Las elaciones de velocidades en este anexo se han tomado como la velocidad de entada ente la velocidad de salida. Po tanto, la elación es supeio a uno cuando la velocidad es educida. Paa indica que el sentido de gio se cambia se usaá signo negativo. moto. Rcvt es la elación de tansmisión de la CVT y Win la velocidad angula del 44

51 La elación de tansmisión global de la IVT es la siguiente: Ésta seá positiva, negativa o nula dependiendo del adio de la CVT, con lo que queda demostado que una CVT es convetible en una IVT. 45

52 5 IDEA ORIGINAL La idea oiginal sugió en el veano del 00 y fue planteada en el 00 como un pequeño poyecto paa la asignatua de CAD/CAE de ingenieía industial. Vaivén Vaivén Rueda libe Salida Piñón-cemallea Regulación Entada Figua 49: Esquema cinemático de la idea oiginal Piñón-cemallea Vaivén Vaivén Salida Rueda libe Entada Regulación Figua 50: Esquema en tes dimensiones del diseño oiginal. 46

53 En eposo Entada Figua 5: Posición de punto mueto. Figua 5: Distintas posiciones. 47

54 5. DESCRIPCIÓN DEL MECANISMO La tansmisión se compone básicamente de 9 piezas. El eje moto (gis clao) es el eje que va unido al moto y po tanto al que se tansmite la potencia de entada. El gaduado (amaillo clao) según se desplaza inclina la baa (azul vedoso) y hace desplazase a la deslizadea (maón) cambiando el ecoido que hace la biela (ojo) y po tanto el de la cemallea (gis oscuo). Ésta sólo puede desplazase a lo lago de un eje y hace que gie el piñón (vede), fomando un enganaje piñón-cemallea. La ueda libe (osa) pemite que aunque el piñón gie en ambos sentidos el eje de salida (azul) lo haga sólo en uno, es deci cuando la omega del piñón es positiva éste tansmite pa al eje de salida y cuando es negativa estén desacoplados. Figua 5: Explosión de la tansmisión. 48

55 Se puede descibi su funcionamiento de la siguiente manea: El ecoido de la cemallea seá meno o mayo dependiendo de la posición en la que esté la deslizadea. Si ésta se encuenta alineada con el eje moto la cemallea no sufiá ningún movimiento. Sin embago si la deslizadea está descentada, la biela tansmitiá a la cemallea un movimiento de vaivén y ésta a su vez al piñón. Paa que la velocidad angula de salida sea unidieccional, es necesaio dispone de una ueda libe, que simplemente se ha epesentado como un cilindo. Paa contola la posición de la deslizadea, que es equivalente a contola la elación de tansmisión, se ha popuesto un mecanismo situado en un plano pependicula a la biela. El gaduado gia alededo del mismo eje que el moto y si se aceca a la deslizadea ésta necesaiamente se desplaza. La posición del gaduado se contola con un tonillo en foma de husillo con autotabado. Giando ese tonillo se puede aceca o aleja el gaduado y si no se actúa sobe él quedaá fijado en su posición debido al autotabado. El pa que hay que ejece sobe el tonillo paa contola su gio se tomaá del mismo moto y se egulaá po medio de la electónica. 5. VENTAJAS E INCONVENIENTES Como en cualquie tansmisión de ueda libe uno de los inconvenientes es que el pa tansmitido al eje de salida no es popocional al pa moto. En este caso conceto esa elación adopta la siguiente expesión: 49

56 Figua 54: Pa de salida en función de la posición de entada. Siendo α el ángulo de entada, a la longitud de la biela y R el adio del piñón de salida. Esta expesión obtenida de foma analítica se ha contastado con una simulación en Po-enginee y los esultados obtenidos son iguales. Este poblema, afectaá a la esistencia a fatiga de las piezas, peo como se ha comentado anteiomente, no seá peceptible paa el conducto si se obtiene un izado aceptable del pa de salida. Una ventaja inmediata de la tansmisión es que no hace falta embague. El moto puede esta giando sin tansmiti el movimiento a la salida, posición de punto mueto, y el cambio de la elación de velocidades se hace sin necesidad de embaga. En posición de punto mueto, en el que la deslizadea está en el cento del eje moto, la baa está ya inclinada. Esto se ha hecho paa evita una posición singula que se daba en caso de que la baa no estuviese inclinada desde el pincipio. La inclinación inicial de esta baa podía aumentase si el pa que hay que ejece sobe el tonillo que mueve el gaduado en posición de punto mueto siguiese siendo excesiva. 50