ES2676927T3 - Transmisión de cambio-por-cable - Google Patents

Abstract

Un sistema de transmisión de cambio-por-cable (50) que comprende: una caja de engranaje (100) configurada y dispuesta para recibir una entrada rotacional y proporcionar una salida rotacional seleccionada, la caja de engranaje (100) incluye una pluralidad de ensambles de engranajes (150, 160 y 180) operacionalmente acoplados para proporcionar la salida rotacional seleccionada de la entrada rotacional; un ensamble de cambio (300) acoplado operacionalmente a la pluralidad de ensambles de engranajes (150, 160 y 180) de la caja de engranaje (100) para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje (100); el ensamble de cambio incluye un tambor de cambio (302) que tiene al menos una guía de ranura (304, 36 y 308) que tiene un perfil de selección; un motor eléctrico (400) acoplado operacionalmente al ensamble de cambio (300) para activar el ensamble de cambio (300) para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje (100); caracterizado por un miembro de anulación de cambio manual acoplado entre el ensamble de cambio y el motor eléctrico, el miembro de anulación de cambio manual configurado y dispuesto para desconectar manualmente el motor eléctrico del ensamble de cambio y activar el ensamble de cambio; el ensamble de cambio (300) incluye una leva de cambio (320) operacionalmente acoplada al tambor de cambio (302), la leva de cambio (320) configurada y dispuesta para completar un cambio sin la ayuda del motor eléctrico (400); el miembro de anulación de cambio manual (420) tiene, además, un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo incluye una porción de cabezal de manipulación (420a) y el segundo extremo incluye espinas externas (420b) que se aplican a espinas internas (331) del tambor de cambio (302); un engranaje de cambio desacoplable (436) recibido en el miembro de anulación de cambio manual (420) entre el primer extremo y el segundo extremo del miembro de anulación de cambio manual (420); y un tren de engranajes (431) que acopla operacionalmente el motor eléctrico (400) al engranaje de cambio desacoplable (436).

Description

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DESCRIPCION

Transmision de cambio-por-cable Antecedentes

Tradicionalmente, el cambio de engranajes en una caja de engranaje de un vetnculo se realiza mediante una transmision mecanica. Se han desarrollado sistemas cambio-por-cable en los que los modos de transmision se conectan/cambian en un automovil sin ninguna transmision mecanica. Sin embargo, los disenos actuales de cambio-por-cable no se prestan bien a los vetnculos de tarea todo terreno/utilidad (ATV/UTV) y similares. Estos tipos de vetnculos estan sujetos a duras condiciones y se usan en ubicaciones remotas. Si una transmision de cambio-por-cable falla en un engranaje en una ubicacion remota, el diseno en las transmisiones actuales de cambio-por-cable o cajas de transferencia usadas en la industria automotriz tendna que desmontarse para desconectarse o colocar la transmision en punto muerto antes de que el vetnculo pueda moverse.

Por las razones indicadas anteriormente y por otras razones indicadas mas abajo, que resultaran evidentes para los expertos en la tecnica al leer y comprender la presente descripcion, hay una necesidad en la tecnica de una transmision de cambio-por-cable que se presta para vetnculos ATV/UTV.

El documento US 4,843,901 ensena un aparato de cambio electrico que tiene un modulo de energfa y un modulo de control. Se proporciona una anulacion manual para que, en caso de una perdida de energfa electrica del vetnculo, la transmision pueda moverse manualmente.

El documento US 2010/251846 A describe un sistema de transmision de acuerdo con el preambulo de las reivindicaciones independientes.

Resumen de la invencion

Los problemas de los sistemas actuales antes mencionados se abordan por las modalidades de la presente invencion y se entenderan con la lectura y el estudio de la siguiente especificacion. La invencion se define en las reivindicaciones independientes; las modalidades preferidas de la invencion se definen en las reivindicaciones dependientes.

En una modalidad, se proporciona un sistema de transmision de cambio-por-cable. El sistema de transmision de cambio- por-cable incluye una caja de engranaje, un tambor de cambio, un motor electrico y una leva de cambio de resorte. La caja de engranaje esta configurada y dispuesta para recibir una entrada rotacional y proporcionar al menos una salida rotacional seleccionada. La caja de engranaje incluye una pluralidad de ensambles de engranajes acoplados operacionalmente entre sf para proporcionar al motor. El miembro de anulacion de cambio manual esta configurado y dispuesto para desconectar manualmente el motor electrico del ensamble de cambio y activar el ensamble de cambio.

En otra modalidad, se proporciona otro sistema de transmision de cambio-por-cable. El sistema de transmision de cambio- por-cable incluye una caja de engranaje, un tambor de cambio, un motor electrico y una leva de cambio de resorte. La caja de engranaje se configura y se dispone para recibir una entrada rotacional y proporcionar al menos una salida rotacional seleccionada. La caja de engranaje incluye una pluralidad de ensambles de engranajes acoplados operacionalmente entre sf para proporcionar al menos una salida rotacional de seleccion de la entrada rotacional. El ensamble del tambor de cambio se acopla operacionalmente a la pluralidad de ensambles de engranajes para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje. El motor electrico se acopla operacionalmente al ensamble del tambor de cambio para activar el ensamble del tambor de cambio para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje. La leva de cambio de resorte se acopla operacionalmente al ensamble del tambor de cambio y se configura y se dispone para completar un cambio en un engranaje seleccionado sin la ayuda del motor electrico.

En aun otra modalidad mas, se proporciona otro sistema de transmision de cambio-por-cable. El sistema de transmision de cambio-por-cable incluye una caja de engranaje, un tambor de cambio, un motor electrico, una leva de cambio de resorte y un miembro de anulacion de cambio manual. La caja de engranaje esta configurada y dispuesta para recibir una entrada rotacional y proporcionar al menos una salida rotacional seleccionada. La caja de engranaje incluye una pluralidad de ensambles de engranajes que estan acoplados operacionalmente entre sf para proporcionar al menos una salida rotacional seleccionada de la entrada rotacional. El ensamble del tambor de cambio esta acoplado operacionalmente a la pluralidad de ensambles de engranajes para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje. El motor electrico esta acoplado operacionalmente al ensamble del tambor de cambio para activar el ensamble de cambio para cambiar selectivamente el engranaje en la pluralidad de ensambles de engranajes. La leva de cambio de resorte esta operacionalmente acoplada al ensamble del tambor de cambio y esta configurada y dispuesta para completar un cambio sin la ayuda del motor electrico. El miembro de anulacion de cambio manual esta acoplado entre el ensamble del tambor de cambio y el motor electrico. El miembro de anulacion de cambio manual esta configurado y dispuesto para desconectar manualmente el motor electrico del ensamble del tambor de cambio y activar el ensamble del tambor de cambio sin desmontar la caja de engranaje.

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Breve descripcion de los dibujos

La presente invencion puede entenderse mas facilmente, y otras ventajas y usos de la misma pueden ser evidentes mas facilmente, cuando se considera tomando en cuenta la descripcion detallada y las siguientes figuras en las que: la Figura 1 es una vista en perspectiva lateral de un sistema de transmision variable continua (CVT) de una modalidad de la presente solicitud;

la Figura 2 es una primera vista en perspectiva lateral de una caja de engranaje del sistema CVT de la Figura 1;

la Figura 3 es una segunda vista en perspectiva lateral de la caja de engranaje de la Figura 2;

la Figura 4A es una primera vista en perspectiva lateral parcial de la caja de engranaje de la Figura 2 sin montar;

la Figura 4B es una segunda vista lateral parcial de la caja de engranaje sin montar que ilustra los elementos restantes

de la Figura 4A;

la Figura 5A es una primera vista en perspectiva lateral de los componentes de cambio-por-cable de la caja de engranaje de una modalidad de la presente invencion;

la Figura 5B es una segunda vista lateral de los componentes de cambio-por-cable de la Figura 5A;

la Figura 5C es una vista lateral en seccion transversal parcial de los componentes de cambio-por-cable ilustrados en la

Figura 5A;

la Figura 6 es una vista en perspectiva lateral con una vista en seccion transversal parcial de un tren de engranaje de componentes de cambio-por-cable de una modalidad de la presente invencion;

la Figura 7 es una vista lateral sin montar de un ensamble del tambor de cambio de una modalidad de la presente invencion;

la Figura 8A es una vista lateral de los componentes de cambio-por-cable que ilustra dientes de embrague de garras de un embrague de garras del punto muerto que engrana con los dientes del disco del punto muerto de un disco del punto muerto de una modalidad de la presente invencion;

la Figura 8B es una vista lateral de los componentes de cambio-por-cable que ilustra los dientes de embrague de garras de un embrague de garras del punto muerto que no se engranan con los dientes del disco del punto muerto de un disco del punto muerto de una modalidad de la presente invencion;

la Figura 9A ilustra una vista en perspectiva lateral del ensamble del tambor de cambio que ilustra la interaccion de una leva de cambio y la carcasa del tambor de cambio con un pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio en una primera posicion dentro de una pista;

la Figura 9B ilustra una vista en perspectiva lateral del ensamble del tambor de cambio que ilustra la interaccion de la leva de cambio y la carcasa del tambor de cambio con el pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio en una segunda posicion dentro de la pista;

la Figura 9C ilustra una vista en perspectiva lateral del ensamble del tambor de cambio que ilustra la interaccion de la leva de cambio y la carcasa del tambor de cambio con el pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio en una tercera posicion dentro de una pista;

la Figura 10 es una vista en perspectiva lateral de un ensamble de cambio de otra modalidad; la Figura 11 es una vista en perspectiva trasera del ensamble de cambio de la Figura 10;

la Figura 12 es un diagrama de bloques de un sistema de control de cambio de una modalidad de la presente invencion;

la Figura 13A es un grafico circular de ventana objetivo de una modalidad de la presente invencion: la Figura 13B es un grafico de seguimiento de la leva del tambor de una modalidad de la presente invencion; la Figura 14 es un diagrama de flujo operacional de una modalidad de la presente invencion; y

las Figuras 15A a 15E son graficos circulares de ventana objetivo que ilustran las operaciones de cambio de una

modalidad de la presente invencion.

De acuerdo con la practica comun, las diversas caractensticas descritas no se dibujan a escala, sino que se dibujan para enfatizar las caractensticas espedficas relevantes para la presente invencion. Los caracteres de referencia denotan elementos similares a lo largo de las Figuras y el texto.

Descripcion detallada

En la siguiente descripcion detallada, se hace referencia a los dibujos adjuntos, que forman una parte de la misma, y en los cuales se muestra a modo de ilustracion modalidades espedficas en las cuales la invencion puede llevarse a la practica. Estas modalidades se describen en detalle suficiente para permitir que los expertos en la tecnica lleven a la practica la invencion, y debe comprenderse que pueden usarse otras modalidades y pueden hacerse cambios mecanicos sin apartarse del espmtu y alcance de la presente invencion. La siguiente descripcion, por lo tanto, no debe tomarse en un sentido limitante, y el alcance de la presente invencion se define solamente por las reivindicaciones y sus equivalentes.

Las modalidades de la presente invencion proporcionan una caja de engranaje que cambia los intervalos de engranajes por medio de un motor de cambio electrico que esta controlado por una senal electrica desde un dispositivo de entrada del operador en lugar de una transmision mecanica. En modalidades, se proporciona una anulacion mecanica manual en caso de fallo de la energfa electrica o fallo del motor de cambio electrico. Ademas, en modalidades, se proporciona un mecanismo de leva de resorte para el engranaje del punto muerto. Las modalidades tambien proporcionan un sistema de transmision Idbrido que controla tanto los intervalos de engranajes (alto/bajo) asf como tambien la direccion (avance/retroceso). Esta configuracion tnbrida hace el control dividido del posible intervalo y direccion. Las modalidades tambien proporcionan un cambio automatico para estacionar a un vetnculo apagado. Ademas, algunas modalidades proporcionan un algoritmo de control del motor que actua como un reten electronico para mantener la posicion adecuada mientras que al mismo tiempo evita arranques/paradas del motor no deseados.

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Con referencia a la Figura 1, se muestra una primera vista en perspectiva lateral de un sistema de transmision variable continua (CVT) 50 que implementa una modalidad de cambio-por-cable de la presente solicitud. El ejemplo del sistema de CVT 50 incluye un embrague primario 600 que se acoplana al ciguenal de un motor (no se muestra), un segundo embrague 630 que esta acoplado a un eje de entrada 272 de un ensamble de la caja de engranaje de cambio-por-cable 100 (caja de engranaje 100) y una correa 620 que transfiere la rotacion del embrague primario 600 al embrague secundario 630. Como se sabe en la tecnica, cada uno de los embragues primario y secundario 600 y 630 tienen poleas moviles que colocan selectivamente la correa 620 seleccionando distancias desde postes centrales respectivos para establecer un engranaje corriente. La Figura 2 ilustra una primera vista en perspectiva lateral de la caja de engranaje 100 sin los embragues primario y secundario 600 y 630. La caja de engranaje 100 incluye una primera seccion de la carcasa 102 y una segunda seccion de la carcasa 104. Tambien se ilustra en la Figura 2 el eje de entrada 272 en el que el embrague secundario 630 esta acoplado para proporcionar rotacion de entrada. Tambien se ilustra un eje de salida frontal 122 con espinas 122a sobre el cual se acopla un ensamble para proporcionar una fuerza rotacional a las ruedas delanteras de un tfpico vetnculo de traccion de cuatro ruedas (no se muestra). La Figura 2 ilustra ademas el agujero ranurado 182a. El agujero ranurado 182a se usa para transportar la rotacion a las ruedas traseras del vetnculo (no se muestra). La Figura 3 ilustra una segunda vista en perspectiva lateral de la caja de engranaje 100. En esta vista se ilustra el cabezal de activacion de la anulacion de cambio manual 420a que se rota selectivamente para anular una configuracion electronica de cambio- por-cable. Esto se describe mejor mas abajo en detalle.

En las Figuras 4A y 4B se ilustra una vista sin montar de la caja de engranaje 100 de una modalidad. Como se discutio anteriormente, la caja de engranaje 100 incluye una primera seccion de la carcasa 102 y una segunda seccion de la carcasa 104 que forman la carcasa de la caja de engranaje 100. La primera seccion de la carcasa 102 esta acoplada a la segunda seccion de la carcasa 104 por medio de sujetadores 106. Los pasadores de alineacion 509 se usan para alinear la primera seccion de la carcasa 102 con la segunda seccion de la carcasa 104 durante la union. La caja de engranaje 100 incluye una pluralidad de ensambles de engranajes que estan alojados dentro de la carcasa. En particular, los ensambles de engranajes incluyen un ensamble de salida frontal 120, un segundo ensamble de eje 200, un tercer ensamble de eje 150, un cuarto ensamble de eje 160, un ensamble de salida trasera 180, un ensamble de horquilla de cambio 240, un ensamble de entrada 270 y un ensamble de cambio 300. El ensamble de cambio 300 en esta modalidad es un ensamble del tambor de cambio 300. Las secciones de la carcasa 102 y 104 estan disenadas para contener los ensambles de engranajes en ubicaciones seleccionadas en relacion entre sf Por ejemplo, la carcasa 104 incluye el tubo de recepcion 557 para recibir el ensamble de salida frontal 120. La carcasa 104 tambien incluye una primera abertura de engranaje 530 que se extiende dentro del tubo receptor 557. Un eje 162 del cuarto ensamble de eje 160 es recibido dentro de la primera abertura de engranaje 530 y esta en comunicacion operacional con el ensamble de salida 120. La carcasa 104 tambien incluye un asiento intermedio 532 para contener un cojinete de bolas 159 del tercer ensamble de eje 150. La carcasa 104 incluye ademas un asiento principal 534 para contener un cojinete de bolas 239 del segundo ensamble de eje 200. La carcasa 104 incluye una abertura de entrada 536. Un eje de entrada 272 del ensamble de entrada 270 se extiende a traves de la abertura de entrada 536. Una junta 524 se recibe dentro de la abertura de entrada 536. La carcasa 104 tambien incluye una abertura del ensamble de salida trasera 522. El cojinete 186 del ensamble de salida trasera 180 y la junta 512 se reciben en la abertura del ensamble de salida trasera 522. La seccion de la carcasa 104 tambien incluye un asiento de horquilla de cambio 537 para contener un extremo del ensamble de horquilla de cambio 240 y un asiento del tambor de cambio 538 para contener un extremo del ensamble del tambor de cambio 300. La primera carcasa 102 tiene caractensticas similares para contener los ensambles de engranajes en posicion, de modo que puedan comunicarse operacionalmente entre sf Por ejemplo, el primer ensamble de carcasa 102 tambien incluye una abertura de ensamble de salida trasera 520 para recibir un cojinete 184 del ensamble de salida trasera 180 y una junta 510.

El ensamble de salida 120 incluye un eje de salida frontal 122 sobre el cual estan montados un cojinete de portador 124, un engranaje 137, unos cojinetes de bolas 126, 138, una arandela 139, unos anillos de retencion 134, 140, unas cunas 128 y 132, un anillo de retencion 130 y una junta de reborde 136. El tercer ensamble de eje 150 incluye un tercer eje 151 sobre el cual estan montados un engranaje 152, una arandela 156, un anillo de retencion 158 y unos cojinetes de bolas 154 y 159. El cuarto ensamble de eje 160 incluye un cuarto eje 162 sobre el que estan montados unos cojinetes de bolas 166 y 176, un anillo de retencion 174, un engranaje 170 y una arandela 172. Tambien se incluye con el cuarto ensamble de eje 160 un recubrimiento de cojinete 168 que se recibe en el cuarto eje 162 y esta disenado para unirse a una superficie interior de la segunda seccion de la carcasa 104 por medio de sujetadores 178 para recubrir el cojinete 166. El cojinete 166 se aloja en un asiento de cojinete 531 alrededor de la primera abertura de engranaje 530 en la superficie interior de la seccion de la carcasa 104. El ensamble de salida trasera 180 incluye un engranaje 182. Los cojinetes 184 y 186 estan montados en lados opuestos de un poste central del engranaje 182. Los cojinetes 184 y 186 se reciben en asientos alrededor de la abertura del segundo ensamble de engranajes 522 y la abertura del ensamble de segundo engranaje 520 de las secciones de las carcasas respectivas 102 y 104. El segundo ensamble de eje 200 incluye un segundo eje 202 sobre el cual esta montado un engranaje bajo 204, unos cojinetes de aguja 206, 220 y 232, unas arandelas 208, 222, 230 y 236, unos anillos de retencion 210, 224, 228 y 238, una garra de cambio del punto muerto 212, unos cojinetes de bolas 214 y 239, un pinon 216 con una cadena 218, una garra de acoplamiento 226 y un engranaje 234. El ensamble de horquilla de cambio 240 incluye un carril de horquilla de cambio 242 sobre el cual esta montado un torque de horquillas de cambio 250 y 256 que se acoplan a las respectivas garras de cambio del punto muerto 212 y a las garras de acoplamiento 226 del segundo ensamble de eje 200. Tambien estan montados en el carril de horquilla de cambio 242 los anillos de retencion 246 y 262, las arandelas de copa 244 y 260, los resortes de compresion 248, 252, 253 y 258, y el collar de cambio 254. El ensamble de entrada 270 de esta modalidad incluye un eje de entrada 272 sobre el cual se montan los cojinetes 274 y

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276, y el collar de manguito 278. El ensamble del tambor de cambio 300 incluye un tambor de cambio 302. El tambor de cambio 302 incluye una carcasa del tambor de cambio 301 con un poste del tambor de cambio 301a sobre el cual estan montadas una leva de cambio de resorte 320 con un resorte de la leva de cambio 322, un anillo de retencion 326 y una arandela 324. El ensamble del tambor de cambio 300 en esta modalidad incluye un sensor de posicion angular para determinar la posicion angular del tambor de cambio 302 (ajuste del tambor de cambio 302). Ademas, en esta modalidad de ejemplo, se usa un ensamble de sensor de posicion de efecto Hall. En particular, montado en un extremo del tambor de cambio esta un casquillo no ferroso 328 que contiene un iman 330. Un sensor de posicion giratoria de efecto Hall 511a, como se ilustra en la Figura 4A, esta montado cerca del iman 330. El sensor de posicion giratoria de efecto Hall esta montado en esta modalidad por medio de sujetadores 513. Los alambres del sensor 511 estan acoplados a un controlador, que se describe mas abajo, para monitorear la orientacion angular de la carcasa del tambor de cambio 301 (es decir, el ajuste del ensamble de cambio). Aunque se muestra un sensor de posicion de efecto Hall, pueden usarse otros tipos de sensores de posicion conocidos en la tecnica. Ademas, aunque el iman 330 en el sistema del tipo de efecto Hall descrito anteriormente esta montado en el casquillo 328, se contemplan otras configuraciones tales como, pero sin limitarse a, integrar el iman internamente dentro de la carcasa del tambor de cambio 301, montar el iman en la carcasa del tambor de cambio 301, y la implementacion del iman en una configuracion de rotor de manera que cuando la carcasa del tambor 301 gira el rotor gira. Mas abajo se proporciona una discusion detallada del ensamble del tambor de cambio.

Con referencia a la Figura 4A, un primer soporte de montaje trasero 106 esta montado en la primera seccion de la carcasa 102 y un segundo soporte de montaje trasero 108 esta montado en la segunda seccion de la carcasa 104 por medio de sujetadores 110. La caja de engranaje 100 incluye un sensor de velocidad 112 que esta acoplado operacionalmente para monitorear los ensambles de la caja de engranaje para determinar una velocidad. El sensor de velocidad 112 esta acoplado a la primera seccion de la carcasa en esta modalidad por medio del anillo O 113 y la configuracion del sujetador 119. Un tubo de ventilacion 121 se usa para ventilar la carcasa. La primera seccion de la carcasa 102 incluye ademas una cavidad externa 103 que aloja un tren de engranajes 431 que se discute mas abajo. Un primer recubrimiento del motor 114 esta disenado para recubrir la cavidad externa 103 por medio de sujetadores 115. Un pasador de alineacion 123 se usa para alinear el primer recubrimiento del motor 114 en relacion con la primera seccion de la carcasa 102 para recubrir la cavidad externa 103. El primer recubrimiento del motor 114 incluye una cavidad del motor 111 en la que se recibe un motor electrico 400. Un soporte del arnes de cables 109 esta acoplado al primer recubrimiento del motor 114. Un segundo recubrimiento del motor 116 se acopla luego para recubrir la cavidad del motor 111 por medio de sujetadores 117. Un miembro de anulacion de cambio manual 420 pasa a traves de aberturas en el segundo recubrimiento del motor 116, el primer recubrimiento del motor 114 y la primera seccion de la carcasa 102 para acoplarse al ensamble del tambor de cambio 300. El miembro de anulacion de cambio manual 420 incluye una porcion del cabezal de manipulacion 420a que se configura para manipularse para anular un mecanismo de cambio electrico como se discute con mayor detalle mas abajo. El miembro de anulacion de cambio manual 420 incluye ademas las espinas externas 420b cerca de un segundo extremo y una seccion de liberacion 420c que esta proxima a las espinas externas 420b. La seccion de liberacion 420c del miembro de anulacion de cambio manual 420 tiene un diametro que es menor que el diametro de la seccion de las espinas externas 420b. Montados adicionalmente en el miembro de anulacion de cambio manual 420 estan unas arandelas 430, un anillo de retencion 432, un miembro de presion de anulacion 434 y un engranaje de cambio desacoplable 436. Colocado dentro de la cavidad externa 103 esta un primer eje del tren de engranajes 438 sobre el cual estan montados una junta 440, unos cojinetes 444 y un primer engranaje 442 y un segundo engranaje 446. El primer eje detren de engranajes 438 esta acoplado al motor 400. Tambien se colocan dentro de la cavidad externa 103 un segundo eje del tren de engranajes 450 sobre el cual esta montado un tercer engranaje 452, un cuarto engranaje 454 y los respectivos cojinetes 456. Tambien se muestra en la Figura 4A el tapon 502 que bloquea de manera roscada un puerto de salida (no se muestra) en la primera seccion de la carcasa 102 y el tapon 504 que bloquea de manera roscada un puerto de salida 503 en la segunda seccion de la carcasa 104. Ademas, un disco del punto muerto 506 esta acoplado a la primera seccion de la carcasa 102 por medio de sujetadores 507.

Las Figuras 5A y 5B ilustran una primera y una segunda vistas en perspectiva lateral de los componentes de cambio-por- cable de la caja de engranaje 100 sin la carcasa. Los componentes incluyen el ensamble del tambor de cambio 300, el motor de cambio 400, el miembro de anulacion de cambio manual 420, el ensamble de horquilla de cambio 240 y el segundo ensamble del eje 200. Las Figuras 5A y 5B ilustran como los ensambles estan en comunicacion de trabajo entre sf. El ensamble del tambor de cambio 300 incluye un tambor de cambio 302 con una carcasa 301. Una superficie extrema de la leva de cambio de resorte 320 y una superficie extrema de la carcasa 301 forman una primera ranura de la horquilla de cambio 304 (o ranura de la horquilla de cambio del punto muerto 304) en la que se recibe un pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 250a de la primera horquilla de cambio 250 (o horquilla de cambio del punto muerto 250). La carcasa 301 tiene ademas una ranura de collar de cambio 306 en la que se recibe una porcion de posicionamiento del collar de cambio 254a del collar de cambio 254. La carcasa del tambor de cambio 301 incluye ademas una segunda ranura de la horquilla de cambio 308 en la que se recibe un pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 256a de la segunda horquilla de cambio 256. La forma de cada una de las ranuras 304, 306 y 208 (o generalmente grnas de ranura) esta conformada para mover selectivamente la primera horquilla de cambio 250 respectiva, el collar de cambio 254 y la segunda horquilla de cambio 256 a una ubicacion deseada para cambiar el engranaje de la caja de engranaje 100 cuando el ensamble del tambor de cambio 300 gira. Es decir, las horquillas de cambio 250 y 256 y los respectivos embragues de garras 212 y 226 son movidos por el tambor de cambio 302. Un tren de engranajes del tambor de cambio 431 se usa para girar el tambor de cambio 302. El tren de engranajes del tambor de cambio 431 incluye los engranajes 442, 446, 454, 452 y 436 como se discutio anteriormente. En operacion normal, el motor 400 que esta en comunicacion operacional con el tren de engranajes del tambor de cambio 431 gira el tambor de cambio 302 para mover

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selectivamente las horquillas de cambio 250 y 256 y el collar de cambio 254 del segundo ensamble de eje 200 para cambiar los engranajes de la caja de engranaje 100. En modalidades, el miembro de anulacion de cambio manual 420 se configura para anular el motor 400 cuando sea necesario. En modalidades, el mecanismo de acoplamiento por resorte descrito anteriormente se usa no solo para engranajes del punto muerto sino tambien para todos los engranajes del ensamble de la caja de engranaje 100.

La Figura 5C ilustra una vista en seccion transversal de la Figura 5A. Esta vista en seccion transversal ilustra que la carcasa del tambor de cambio 301 incluye espinas interiores 331 que se acoplan a las espinas exteriores 420b en el miembro de anulacion de cambio manual 420. Esta conexion bloquea la rotacion del miembro de anulacion de cambio manual 420 a la rotacion del tambor de cambio 302. El engranaje de cambio desacoplable 436 esta acoplado selectivamente al miembro de anulacion de cambio manual 420 por medio de las espinas exteriores 420b. En particular, el engranaje de cambio desacoplable 436 incluye espinas de engranaje interior 436a que se acoplan selectivamente a las espinas del engranaje exterior 420b en el miembro de anulacion de cambio manual 420. El miembro de presion 434 colocado entre la arandela 430/el anillo de retencion 432 y el engranaje de cambio desacoplable 436 (se muestra mejor en la Figura 5C) desvfa el engranaje de cambio desacoplable 436 para acoplarse a las espinas exteriores 420b del miembro de anulacion de cambio manual 420. Como ilustra la vista en seccion transversal parcial de la Figura 6, el engranaje de cambio desacoplable 436 engrana con el engranaje 451. El engranaje 451 tambien es parte del tren de engranajes 431. Tambien se ilustra en la Figura 6 el engranaje 455 colocado entre los engranajes 454 y 452 en el segundo eje del tren de engranajes 450. El engranaje 446 se desplaza sobre el primer eje del tren de engranajes 438 por medio del casquillo 444. El engranaje 442 esta acoplado al primer eje del tren de engranajes 438. Los engranajes 442 y 446 se engranan con los engranajes 454 y 455, respectivamente, del segundo eje del tren de engranajes 450. En una modalidad, los engranajes 455 y 454 son engranajes del conglomerado que estan acoplados operacionalmente entre st De manera similar, 452 y 451 pueden ser engranajes del conglomerado acoplados operacionalmente entre st Cuando se activa el motor 400, el tren de engranajes 431 mueve el engranaje de cambio desacoplable 436 que esta acoplado al miembro de anulacion de cambio manual 420 que a su vez esta bloqueado giratoriamente al tambor de cambio 302. Si se necesita una anulacion de cambio manual de la caja de engranaje 100, el cabezal de manipulacion 420a del miembro de anulacion de cambio manual 420 se empuja dentro de la carcasa del tambor de cambio 301 contrarrestando la fuerza de desviacion del miembro de desviacion 434. Esto desengrana las espinas del engranaje interior 436a del engranaje de cambio desacoplable 436 de las espinas del engranaje exterior 420b del miembro de anulacion de cambio manual 240 y coloca el engranaje de cambio desacoplable 436 en la seccion de liberacion 420c (se muestra mejor en la Figura 5C) del miembro de anulacion de cambio manual 240. Esto desacopla el tren de engranajes 431 del miembro de anulacion de cambio manual 420. La anulacion de cambio manual 420 puede girarse luego para hacer girar el tambor de cambio 302 a una orientacion deseada para cambiar el engranaje de la caja de engranaje 100.

Modalidades del sistema de cambio-por-cable usan un motor electrico pequeno de bajo peso y bajo costo que proporciona un tiempo de ciclo de cambio rapido. Ademas, se usa un motor de rpm relativamente alto con una relacion de engranaje de reduccion de velocidad grande para lograr una rpm apropiada en el tambor de cambio. Una combinacion de la relacion del engranaje, la perdida de eficiencia dentro del tren de engranajes y el torque necesario para girar el eje del motor 438, hace que sea diffcil, si no imposible, impulsar el sistema desde el mecanismo del tambor de cambio sin desconectar el motor 400 del tambor de cambio 300 como se describio anteriormente. Por lo tanto, sin el sistema de anulacion manual, si el vehnculo pierde energfa electrica, el operador quedara atrapado en el engranaje en el que estaba la caja de engranaje 100 en el momento de la perdida de energfa electrica. Si el vetnculo estaba en "Estacionar" el vetnculo no podna ser remolcado porque las ruedas estanan bloqueadas por la caja de engranaje 100. En un sistema tradicional de cambio-por- cable la transmision tendna que desmontarse para cambiar manualmente los engranajes girando el sistema de leva de cambio. El mecanismo de anulacion manual descrito anteriormente permite a un operador desacoplar el tambor de cambio 302 del motor electrico 400 y el tren de engranajes asociado 431 para cambiar manualmente la caja de engranaje 100.

Otra ventaja de la configuracion de los ensambles 120, 150, 160, 180, 200, 240 y 270 en la caja de engranaje 100 es que proporciona una caja de engranaje 100 que no solo cambia las relaciones de engranajes, sino que tambien cambia tanto el intervalo de engranajes (alto/bajo) como direccion (avance/retroceso). Por lo tanto, la caja de engranaje 100 proporciona un tnbrido de un diseno tfpico de la lmea de transmision automotriz en el que la transmision cambiara las relaciones de engranaje de avance y direccion (avance/retroceso) y el intervalo de engranaje (alto/bajo y/o 2wd/4wd) cambiara por la caja de transferencia. Los tfpicos ensambles de la caja de engranaje de una lmea automotriz accionada por CVT en aplicaciones ATV/UTV funcionan basicamente como una caja de transferencia que se encuentra en la aplicacion de automovil/camion, pero tienen que incorporar un engranaje de retroceso que no tiene el automovil ya que tienen transmision separada para proporcionar esa funcion.

En modalidades, un engranaje del punto muerto bloquea el eje de una caja de engranaje para que no gire conectandose operacionalmente a la carcasa de la caja de engranaje. Esto puede hacerse con un embrague de garras montado en un eje que se bloquea en un disco de embrague de la union conectada a tierra a la carcasa o por medio de un trinquete conectado a tierra en la carcasa que engancha el embrague de garras en uno de los ejes. Debido a la naturaleza del cambio de embrague de garras, habra momentos en que uno se desplaza para estacionarse, pero los dientes no se alinean, evitando que las partes caigan en una malla completa. Se sentaran en una condicion "bloqueada" o de "arriba-a- arriba". Con el cambio puramente mecanico, puede utilizarse un reten de resorte para mantener una precarga en el mecanismo de cambio de manera que tan pronto como el vehnculo ruede una pequena cantidad y alinee los espacios de los dientes, las partes terminen el cambio y caigan en la malla completa. Con un mecanismo de cambio accionado

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electricamente, el motor 400 esta tratando de hacer girar el ensamble de leva de cambio 300 a posiciones angulares espedficas para cada engranaje y luego cortarlo. Si el embrague de garras 212 aterriza en la condicion bloqueada mientras se cambia al Punto muerto con una configuracion de cambio electrico, no puede confiar en un sistema de retencion accionado por resorte para terminar el cambio porque eso significana que el reten tendna que ser capaz de retroceder el tren de engranajes del motor electrico una vez que las piezas se alinearon, lo que, debido a la relacion, la eficiencia y el motor libre rotara, no siempre es posible. Para finalizar el cambio, un motor electrico necesitana mantenerse energizado para impartir un torque estable hasta que haya un movimiento relativo entre los dientes del embrague de garras para lograr un acoplamiento completamente engranado. Esto es indeseable porque detendra el motor, causando calor y desperdiciando consumo electrico. Aunque, es posible sobredimensionar el motor y el cableado asociado para disipar suficiente calor para evitar un bloqueo, se incurrira en una sancion indebida por el costo y el peso. Una modalidad de la presente invencion utiliza una leva de cambio de resorte 320 que es una pieza separada del tambor de cambio 302 para solucionar este problema. Permite la funcionalidad (entrada de resorte\ salida de acople directo). Si unas garras del punto muerto aterrizan en una condicion de bloqueo, el motor de cambio puede girar el tambor de cambio a su posicion angular objetivo y apagarse. Cuando un tambor de cambio 302 gira, un resorte de torsion 322 contiene una precarga torsional en la leva de cambio 320 de manera que la lengueta de la leva de cambio 320a se mantiene contra la superficie 303a con alguna fuerza de precarga. Tan pronto como el vedculo ruede ligeramente, permitiendo que el embrague de garras engranarse, la leva de cambio finaliza el cambio. La caractenstica de salida de acople directo de la leva de cambio 320 permite que el motor electrico 400 mueva directamente el embrague de garras fuera del acoplamiento sin aplicar el trabajo a traves de un resorte. Para cajas de engranajes con una pluralidad de intervalos de engranajes, tfpicamente hay una cantidad limitada de rotacion disponible en el mecanismo de leva de cambio (tambor de cambio). Para un tambor de cambio accionado por un motor electrico, para mantener el tamano, el peso y el costo del motor hacia abajo, se desea obtener la mayor ventaja mecanica en las pistas de leva del tambor de cambio como sea posible. Si usted simplemente carga el resorte de la leva de cambio 320 en ambas direcciones (entrando y saliendo del engranaje), uno debena permitir mas rotacion angular para la posicion del cambio del punto muerto, lo que danana el objetivo de maximizar la rotacion frente a la ventaja mecanica. Si usted se desplazo fuera del punto muerto y las condiciones de carga crearon friccion que intenta contener a las garras del punto muerto en malla, el resorte de torsion debena primero enrollarse hasta que la bobina se una, en ese punto actuana como una conexion solida que luego comenzana para mover el embrague de la horquilla de cambio\garras fuera de la malla. Una vez que se completa el cambio y los embragues de garras estan en pleno acoplamiento, no pueden salir porque las pistas de la leva bloquean que la horquilla se mueva.

Con referencia a la Figura 7, se ilustra una perspectiva lateral sin ensamblar del ensamble del tambor de cambio 300. Como se discutio anteriormente y se ilustra en la Figura 7, el ensamble del tambor de cambio 300 incluye un tambor de cambio 302 que tiene una carcasa del tambor de cambio 301. La carcasa del tambor de cambio 301 incluye un poste del tambor de cambio 301a. La leva de cambio de resorte 320 se recibe alrededor del poste del tambor de cambio 301a. Formado dentro del poste del tambor de cambio 301a de la carcasa 301 hay una abertura de retencion del resorte 301b. La carcasa del tambor de cambio 301 tambien incluye la ventana del tambor de cambio 301c que esta posicionada cerca del poste del tambor de cambio 301a. La leva de cambio 320 incluye una lengueta de la leva de cambio 320a que esta posicionada dentro de la ventana del tambor de cambio 301c en la carcasa del tambor de cambio 301 y una ranura de retencion del resorte 320b. El resorte de la leva de cambio 322 incluye un primer extremo 322a que se recibe en la ranura de retencion del resorte 320b de la leva de cambio 320 y un segundo extremo 322b que se recibe en la abertura de retencion del resorte 301b en el poste del tambor de cambio 301a.

Las Figuras 8A y 8B ilustran una vista lateral del ensamble del tambor de cambio 300, el motor 400, el ensamble de la horquilla de cambio 240 y el segundo ensamble del eje 200. La Figura 8A ilustra los dientes del embrague de garras 212a del embrague de garras del punto muerto 212 que engranan con los dientes del disco del punto muerto 506a del disco del punto muerto 506. La Figura 8B ilustra los dientes del embrague de garras 212a del embrague de garras del punto muerto 212 que no engranan con los dientes del disco del punto muerto 506a del disco del punto muerto 506. Como se describio anteriormente, el disco del punto muerto 506 esta conectado a la tierra de la carcasa 102. Las figuras 9A-9B ilustran la posicion del pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 250a de la horquilla de cambio del punto muerto 250 en la pista 304 del ensamble del tambor de cambio 300 y la lengueta de la leva de cambio 320a de la leva de cambio 320 en la ventana 301c de la carcasa del tambor de cambio 301 cuando los dientes de embrague de garras 212a del embrague de garras del punto muerto 212 no estan engranados con los dientes del disco del punto muerto 506a del disco del punto muerto 506. Con referencia a la Figura 9A, la ranura de la horquilla de cambio del punto muerto 304 incluye una primera seccion 304a que es generalmente perpendicular a un eje de la carcasa del tambor de cambio 301, una segunda seccion 304b (o seccion de rampa 304b) que generalmente se extiende en un angulo desde la primera seccion 304a y una tercera seccion 304c que de nuevo es generalmente perpendicular al eje de la carcasa del tambor de cambio 301. La tercera seccion 304c se extiende desde la segunda seccion 304b. Cuando los dientes 506a y 212a estan en una posicion bloqueada (no engranada cuando se colocan en el punto muerto u otro engranaje selecto), el pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 250a de la horquilla de cambio del punto muerto 250 esta en una posicion bloqueada que se ilustra en la Figura 9A. En la posicion bloqueada, el pasador de posicionamiento de la horquilla 250a no esta alineado con la primera seccion 304a de la ranura de la horquilla de cambio del punto muerto 304. El torque impartido en la leva de cambio 320 por medio del resorte de la leva de cambio 322 provoca que la lengueta de la leva de cambio 320a se desvfe inicialmente contra la primera pared lateral 303a de la ventana 301c como tambien se ilustra en la Figura 9A. Cuando la carcasa del tambor de cambio 301 se gira ya sea por el torque aplicado desde el motor de cambio electrico 400, o por medio del torque de la anulacion manual de cambio 420, este torque contrarresta el torque de desviacion suministrado por el resorte de la leva de cambio 322 por medio de la seccion de rampa 304b engranando el pasador de posicionamiento

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de la horquilla 250b permitiendo rotar la carcasa del tambor de cambio 301 en relacion con la leva de cambio 320. Cuando esto sucede, la lengueta de la leva de cambio 320a de la leva de cambio 320 se mueve libremente en la ventana 301c de la carcasa del tambor de cambio 301 hacia la segunda pared lateral como se ilustra en la Figura 9B. Este movimiento relativo crea una precarga de torsion adicional en el resorte de la leva de cambio 322 y permite que el tambor de cambio 301 alcance su posicion angular objetivo (estacionar en este ejemplo) aunque la leva de cambio 320 y el pasador de posicionamiento 250a de la horquilla de cambio no. El sistema de cambio ahora esta en un estado de precarga. Si el vehuculo rueda ligeramente, la rotacion en la rueda provocana un movimiento relativo entre el embrague de garras del punto muerto 212 y el disco del punto muerto 506, lo que a su vez permite que los dientes 212a y 506a se acoplen. Para aplicaciones que no sean la marcha del punto muerto, el movimiento relativo en los embragues de garras podna provenir de la rotacion del eje de entrada debido a la aplicacion del acelerador o la rotacion de la rueda debido al balanceo del vehuculo. Cuando los dientes 212a y 506a se alinean para permitir el acoplamiento como se muestra en la Figura 8A, la leva de cambio 320 gira hacia atras a su posicion inicial como se muestra en la Figura 9A y el pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 250a se empuja hacia la superficie inclinada de la leva de cambio 320 hacia su posicion final 304a. Una vez que el pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 250a esta alineado con la primera seccion 304a de la ranura de la horquilla de cambio del punto muerto 304, la fuerza de desviacion del resorte de la leva de cambio 322 gira la leva de cambio 320 para que la lengueta de la leva de cambio 320a una vez mas se acople a la primera pared 303a de la ventana 301c de la carcasa del tambor de cambio 301 como se ilustra en la Figura 9C. Cuando la caja de engranaje 100 se desplaza fuera del punto muerto, el motor 400 gira el tambor de cambio 302. Debido a que la lengueta de la leva de cambio 320a se engrana a la primera pared 303a en la ventana 301c de la carcasa 301, la leva de cambio 320 gira con el tambor de cambio 302 sin usar el resorte de la leva de cambio 322 (salida de acople directo). Esto mueve el pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 250a de la horquilla de cambio 250 fuera de la primera seccion 304a de la ranura de la horquilla de cambio del punto muerto 304 y en la tercera seccion 304c de la ranura de cambio del punto muerto que a su vez mueve las garras de cambio del punto muerto 212 para mover el engranaje de la caja de engranaje 100 fuera del punto muerto. Como se discutio anteriormente, esta caractenstica se denomina "salida de acople directo" porque no requiere usar el resorte de la leva de cambio. En modalidades, el ancho angular de la ventana 301c es tan grande o mas grande que el recorrido angular necesario para mover el pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio 250a desde la posicion bloqueada ilustrada en la Figura 9A al engranaje posicionado ilustrado en la Figura 9C.

Las Figuras 10 y 11 ilustran otra modalidad de un ensamble de cambio que implementa una leva de disco plano en lugar de un tambor de cambio como se describio anteriormente. El ensamble de cambio (ensamble de la leva del disco de levas de cambio 900) de las Figuras 10 y 11 incluye un disco de leva de cambio 908. El disco de leva de cambio 908 incluye grnas de paso de corte de cambio 907a y 907b que actuan como las ranuras de la horquilla de cambio 304 y 308 del tambor de cambio 302 del ensamble del tambor de cambio 300 discutido anteriormente. Por ejemplo, un pasador de horquilla de cambio 930a de una horquilla de cambio 930 se recibe en el paso de corte de cambio 907a. Un pasador (no se muestra) de una horquilla de cambio del punto muerto 932 se recibina en el paso de corte de cambio 907b. La horquilla de cambio 930 esta montada de forma deslizante en un segundo eje de cambio 942 similar al eje de cambio 242 discutido anteriormente. Un miembro de presion de horquilla de cambio 933 montado en el segundo eje de cambio 942 desvfa la horquilla de cambio 930. La horquilla de cambio 930 se engrana con unas garras de cambio 913 que esta montado de forma deslizante en un eje de entrada 912 en esta modalidad. Tambien se ilustra que estan montados en el eje de entrada 912 en esta modalidad los cojinetes 971 y 972, el engranaje 915 y el pinon 971.

El pinon 971 esta acoplado de forma rotacional al pinon 960 por medio de la cadena 961. El pinon 960 esta montado en un segundo eje 970. Tambien estan montados en el segundo eje 970 los cojinetes 962 y 950 que se recibinan en los asientos de carcasa respectivos (no se muestras). Ademas, los engranajes 952, 954, 956 y un engranaje de bloqueo del punto muerto 958 estan montados tambien en el segundo eje 970. El engranaje de bloqueo del punto muerto 958 incluye ranuras de retencion 958b que estan posicionadas entre los dientes del engranaje del punto muerto 958a. El ensamble de leva del disco 900 tambien incluye un trinquete de estacionamiento 920. El trinquete de estacionamiento 920 tiene un primer extremo 920a que esta disenado para encajar en las ranuras de retencion 958b del engranaje de bloqueo del punto muerto 958 para bloquear la caja de engranaje 100 en el punto muerto. El trinquete de estacionamiento 920 tiene ademas una porcion media 920b que esta montada de forma rotacional en un eje del trinquete de estacionamiento 942. Un miembro de presion del trinquete 924 montado en el eje del trinquete de estacionamiento 922 desvfa el trinquete de estacionamiento 920 de modo que el primer extremo 920a del trinquete de estacionamiento 920 se desvfa fuera de las ranuras de retencion 958b del engranaje de bloqueo del punto muerto 958. Ademas, la horquilla de cambio del punto muerto 932 esta configurada y dispuesta para alinear selectivamente el engranaje de bloqueo del punto muerto 958 con el trinquete de estacionamiento 920. Una rampa del punto muerto 911 se extiende desde una superficie del disco de levas de cambio 908. Un segundo extremo 920c del trinquete de estacionamiento 920 se engrana selectivamente a la rampa del punto muerto 911 del disco de leva de cambio 908 cuando se gira el disco de leva de cambio 908. La rampa del punto muerto 911 asegura una fuerza en el segundo extremo 920c del trinquete de estacionamiento 920 para contrarrestar la fuerza de desviacion del miembro de presion del trinquete 924. Como resultado, el primer extremo 920a del trinquete de estacionamiento 920 se recibe en una ranura de retencion 958b del engranaje de bloqueo del punto muerto 958 que bloquea la transmision en el punto muerto. La transmision permanecera bloqueada en el punto muerto hasta que se gire el disco de levas de cambio 908. La caractenstica de la rampa del punto muerto 911 podna ser una parte separada que esta conectada al disco de leva de cambio 908 por medio del resorte para proporcionar una funcion similar al ensamble del tambor de cambio cilmdrico descrito anteriormente.

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El disco de leva de cambio 908 se gira mediante un eje de cambio del disco de levas de cambio 904. Un miembro de engranaje de cambio 905 que esta bloqueado en rotacion con el eje de cambio del disco de leva de cambio 904 incluye dientes de engranaje de cambio 905b que se acoplan con dientes de disco de leva de cambios 903 en un eje de posicion situado centralmente 909 del disco de leva de cambio 908. Acoplado al eje de posicion 909 hay un sensor de posicion 912 configurado para entonces detectar la posicion de engranaje actual de la caja de engranaje 100. Esta modalidad ilustra ademas una manivela 902 que esta montada en el eje de cambio del disco de leva de cambio 904 por medio del sujetador 911 y un ensamble del embolo de retencion 906. La rotacion de la manivela 902 cambia el engranaje. El ensamble del embolo de retencion 906 esta acoplado operacionalmente al eje de posicion 909 para ajustar una configuracion de engranaje del ensamble de cambio 900 si es necesario. Como se discutio anteriormente, la caractenstica de rampa 911 acoplada al disco de cambio 908, en una modalidad, proporciona una funcionalidad similar al arreglo de la leva de cambio 320 en el cambio dentro y fuera de los engranajes de la caja de engranaje 100.

Con referencia a la Figura 12, se ilustra un diagrama de bloques de un sistema de control de cambio 600 de una modalidad. Como se ilustra, el sistema de control de cambio 600 incluye un controlador 602 que esta acoplado para recibir senales de un sensor de posicion 606. El controlador 602 (unidad de control del motor en una modalidad) utiliza un algoritmo de control de retencion almacenado en su memoria 604 para controlar el motor 400. En modalidades, despues de que el sistema recibe el comando de cambio del operador, el motor 400 se energiza bajo el control del controlador 602 para conducir el tambor de cambio 302 a una posicion de objetivo angular espedfica donde permanecera hasta que el operador realice un cambio posterior. Las entradas 610 (1-n) tambien se ilustran en el diagrama de bloques. Un operador del vetuculo usa las entradas 610 (1-n) para transmitir senales al controlador 602 para cambiar engranajes. La configuracion de cambio electrico de las modalidades hace posible tener multiples entradas 610 (1-n). Por ejemplo, puede haber entradas independientes (interruptores, palancas, diales, botones, etc.) para seleccionar diferentes intervalos de engranaje y/o funciones. En particular, las modalidades permiten diferentes esquemas de cambio de operador que estan optimizados para el mercado particular de un vehfculo. Por ejemplo, esto permitira que la "funcion de direccion" y la "funcion del intervalo de engranaje" se dividan entre multiples dispositivos de operador. Se podna usar una primera entrada 610-1 para seleccionar entre los intervalos alto, bajo y punto muerto y una segunda entrada 610-2 podna usarse para seleccionar entre avance y retroceso. Ademas, las entradas 610 (1-n) pueden incluir entradas del vetuculo tales como, pero sin limitarse a, la velocidad de avance, velocidad del motor, posicion del acelerador, etc., que el controlador 602 usa para determinar cuando cambiar de engranaje.

El controlador 602 puede implementarse en circuitos electronicos digitales, o con un procesador programable (por ejemplo, un procesador de proposito especial o un procesador de proposito general tal como una computadora), microprograma, software, o en combinaciones de ellos. El aparato que incorpora estas tecnicas puede incluir dispositivos de entrada y salida apropiados, un procesador programable, y un medio de almacenamiento 604 que incorporan de forma tangible instrucciones del programa para su ejecucion por el procesador programable. Un proceso que incorpora estas tecnicas puede realizarse por un procesador programable que ejecuta un programa de instrucciones para realizar las funciones deseadas operando en los datos de entrada y generando la salida apropiada. Las tecnicas pueden implementarse ventajosamente en uno o mas programas que son ejecutables en un sistema programable que incluye al menos un procesador programable acoplado para recibir datos e instrucciones de, y para transmitir datos e instrucciones a, un sistema de almacenamiento de datos, al menos un dispositivo de entrada y al menos un dispositivo de salida. Generalmente, un procesador recibira instrucciones y datos de una memoria de solo lectura y/o una memoria de acceso aleatorio. Los dispositivos de almacenamiento adecuados para incorporar instrucciones de programas informaticos de forma tangible y datos que incluyen todas las formas de memoria no volatil, incluyendo, a manera de ejemplo, dispositivos de memoria semiconductores, tales como EPROM, EEPROM, y dispositivos de memoria flash; discos magneticos como discos duros internos y discos extrafbles; discos magneto-opticos; y discos de CD-ROM. Cualquiera de los anteriores puede ser complementado por, o incorporado en, circuitos integrados de aplicaciones espedficas disenados especialmente (ASIC).

Como se discutio anteriormente, las modalidades usan un algoritmo de control para determinar cuando apagar el motor 400 asf como cuando alcanza una posicion objetivo de un engranaje de seleccion. Debido a la inercia mecanica y al tiempo de reaccion del controlador electronico 602, hay algo de tolerancia en la posicion de parada. Por lo tanto, se aplica una ventana de tolerancia aceptable. Incluso con una ventana bastante amplia para un objetivo, sin embargo, existe la posibilidad de que el motor se detenga en el borde de la ventana objetivo. El mas mmimo movimiento mecanico del tambor 302 o la senal electrica de ruido/deriva podna hacer que el sistema se vea como fuera de la ventana objetivo. Esto provocana que el motor 400 se energice brevemente para mover el tambor 302 en una cantidad muy pequena. El motor 400 podna terminar con traqueteo (encender, apagar, encender, apagar, etc.) si termina sentado justo en el lfmite de la posicion objetivo. El problema es como contener los componentes mecanicos en una posicion mientras el veldculo esta sujeto a vibraciones. Aunque se podna usar un sistema mecanico de retencion por resorte, se agreganan componentes y costos al sistema en general. Para ayudar a minimizar el tamano y el costo del motor, se debe minimizar el consumo de corriente en el ciclo de trabajo del motor durante los eventos de cambio. El "difuminado" puede dar como resultado ciclos de carga indeseados, ruido, calor, y consumo de corriente en el sistema electrico del vehfculo. Como se discutio anteriormente, las modalidades de la presente invencion usan un algoritmo de control de retencion electronico para abordar este problema. En particular, las modalidades usan el motor electrico 400 y el algoritmo de control de posicion para evitar el difuminado no deseado y actuar como un reten electronico.

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Con referencia a la Figura 13A, se ilustra un grafico circular de ventana de objetivo 620 de una modalidad. El grafico circular 620 representa la posicion angular y el tamano de una seccion "en marcha" de las pistas de leva 304, 308. La ventana objetivo incluye una ventana de ajuste fino 624 que es una ventana estrecha que esta centrada en el objetivo nominal. La ventana objetivo incluye ademas una ventana de ajuste del recorrido 622 que es una ventana mas amplia que tambien esta centrada en el objetivo nominal. El espacio entre la ventana de ajuste fino 624 y la ventana de ajuste del recorrido 622 es suficientemente grande para que se produzca un pequeno movimiento mecanico del ensamble de cambio (tal como el ensamble del tambor de cambio 300 o el ensamble de disco de leva de cambio 900 discutido anteriormente) o pequenas variaciones de senal electrica entre estos dos lfmites. El ancho total de la ventana de ajuste del recorrido 622 es mas estrecho que el ancho de los tambores de cambio "en-marcha" de la pista de leva "plano" (es decir, esta dentro de un intervalo aceptable para su engranaje de seleccion). En modalidades, cuando el motor 400 impulsa el ensamble de cambio a una posicion objetivo, el sensor de posicion 606 vera primero la configuracion del ensamble de cambio pasando por el borde de la ventana de ajuste del recorrido 622, luego vera eventualmente la configuracion del ensamble de cambio la ventana de ajuste fino 624. Una vez que se ha alcanzado la ventana de ajuste fino 624, el controlador 602 que implementa el algoritmo de control ordena que el motor 400 se apague. El algoritmo de control no indicara al motor 400 que se encienda para corregir un ajuste del ensamble de cambios (debido al movimiento mecanico o al ruido de la senal electrica, hasta que la desviacion del objetivo sea suficientemente grande para caerfuera de la ventana de ajuste del recorrido 622). Esto evita que el controlador 602 encienda y apague el motor constantemente (difuminado) con el fin de tratar pequenos movimientos mecanicos del ensamble de cambio o el pequeno ruido electrico en las senales de control. La Figura 13B ilustra un grafico de seguimiento de la leva del tambor 630 que traza una lmea central de las pistas de la leva del tambor de cambio 304 y 308 del tambor de cambio 302 del ensamble del tambor de cambio 300 en un patron plano no envuelto. El espacio angular de la ventana de ajuste del recorrido 622 es menor que el ancho de la porcion de en-marcha 636 (intervalo) de la pista de lava 308. Cada seccion "plana" de las pistas de leva 304 y 308 es donde el embrague de horquilla/garras 250, 256, 212, 226 se mantiene en un engranaje particular.

La Figura 14 ilustra un diagrama de flujo de operacion 700 de una modalidad. El proceso comienza cuando el operador selecciona una nueva posicion de marcha (702). Una vez que se ha seleccionado una nueva posicion de marcha, la unidad de control del motor 602 mira una senal de la posicion del tambor desde el sensor de posicion del tambor 606 y determina la direccion que el motor necesita para llegar a la nueva posicion de marcha deseada (704). El motor 400 gira el ensamble de cambio en la direccion deseada. El sensor de posicion 606 proporciona realimentacion de la posicion angular (706). Al recibir senales del sensor de posicion 606, la unidad de control del motor 602 monitorea el ajuste del ensamble de cambios que pasa a traves del lfmite de la ventana de ajuste del recorrido 624 hacia el objetivo nominal (607). Una vez que la unidad de control del motor 602 observa la configuracion del ensamble de cambio que pasa a traves del lfmite de la ventana de ajuste fino 624, la unidad de control del motor 602 detiene el motor 400 (714). Subsecuentemente, si la configuracion del ensamble de cambio (tal como la posicion del tambor de cambio 302) gira involuntariamente una pequena cantidad debido a la vibracion, o la unidad de control del motor 602 ve una ligera variacion en la senal electrica, haciendo que la unidad de control del motor 602 vea que se ha movido fuera de la ventana de ajuste de la ventana fina 624 pero aun dentro de la ventana de ajuste del recorrido 622, la unidad de control del motor 602 mantiene el motor apagado (714). Si el tambor de cambio 302 gira involuntariamente lo suficiente para moverse mas alla del lfmite de la ventana de ajuste del recorrido 622, la unidad de control del motor 602 ordena al motor 400 que gire el tambor de cambio 302 hacia la posicion de objetivo nominal (714). Una vez que un tambor ha alcanzado nuevamente la ventana de ajuste fino 624, el motor 400 se apaga (716). Luego, el sistema continua monitoreando la posicion del tambor de cambio en (712) (es decir, la configuracion del ensamble de cambio).

Las Figuras 15A a 15E ilustran un grafico circular de ventana de objetivo 800 con una posicion de objetivo nominal 802 y comofunciona el algoritmo de control de detencion en una modalidad. La Figura 15A ilustra el grafico circular de la ventana objetivo 800 cuando se proporciona un nuevo comando para cambiar a una nueva posicion objetivo. El motor 400 se enciende para hacer girar el tambor de cambio 302, de modo que la configuracion de la posicion de objetivo nominal 802 del ensamble de cambio esta dentro de las ventanas objetivos. La Figura 15B ilustra que la posicion objetivo nominal 802 esta ahora dentro de la ventana del recorrido 804 pero todavfa no ha alcanzado la ventana fina 806, por lo que el motor 400 continua funcionando. La Figura 15C ilustra que la posicion objetivo nominal 802 ha alcanzado ahora la ventana fina 806, de modo que el motor 400 se apaga. La Figura 15D ilustra la situacion en la que el tambor de cambio 302 se gira debido a la vibracion, pero todavfa esta dentro de la ventana del recorrido 804. En esta situacion, el motor 400 permanece apagado. La Figura 15E ilustra donde el tambor de cambio 302 ha girado lo suficiente para caer fuera de la ventana del recorrido 804. En esta situacion, el motor 400 se activara por el controlador 602 para hacer que la posicion del tambor de cambio 302 regrese a la ventana fina 806.

Aunque las modalidades espedficas se han ilustrado y descrito en la presente descripcion, los expertos en la tecnica apreciaran que cualquier arreglo, que se calcula para lograr el mismo proposito, puede sustituirse por las modalidades espedficas mostradas. Esta solicitud pretende cubrir cualquier variacion o adaptacion de la presente invencion. Por ejemplo, el sistema de transmision y engranaje para algunas lmeas de transmision puede no necesitar el "engranaje del punto muerto" de la anulacion manual.

Claims (15)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

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   50

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   Reivindicaciones

   1. Un sistema de transmision de cambio-por-cable (50) que comprende:

   una caja de engranaje (100) configurada y dispuesta para recibir una entrada rotacional y proporcionar una salida rotacional seleccionada, la caja de engranaje (100) incluye una pluralidad de ensambles de engranajes (150, 160 y 180) operacionalmente acoplados para proporcionar la salida rotacional seleccionada de la entrada rotacional; un ensamble de cambio (300) acoplado operacionalmente a la pluralidad de ensambles de engranajes (150, 160 y 180) de la caja de engranaje (100) para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje (100); el ensamble de cambio incluye un tambor de cambio (302) que tiene al menos una grna de ranura (304, 36 y 308) que tiene un perfil de seleccion; un motor electrico (400) acoplado operacionalmente al ensamble de cambio (300) para activar el ensamble de cambio (300) para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje (100); caracterizado por un miembro de anulacion de cambio manual acoplado entre el ensamble de cambio y el motor electrico, el miembro de anulacion de cambio manual configurado y dispuesto para desconectar manualmente el motor electrico del ensamble de cambio y activar el ensamble de cambio; el ensamble de cambio (300) incluye una leva de cambio (320) operacionalmente acoplada al tambor de cambio (302), la leva de cambio (320) configurada y dispuesta para completar un cambio sin la ayuda del motor electrico (400);

   el miembro de anulacion de cambio manual (420) tiene, ademas, un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo incluye una porcion de cabezal de manipulacion (420a) y el segundo extremo incluye espinas externas (420b) que se aplican a espinas internas (331) del tambor de cambio (302);

   un engranaje de cambio desacoplable (436) recibido en el miembro de anulacion de cambio manual (420) entre el primer extremo y el segundo extremo del miembro de anulacion de cambio manual (420); y un tren de engranajes (431) que acopla operacionalmente el motor electrico (400) al engranaje de cambio desacoplable (436).
2. 2. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 1,

   el engranaje de cambio desacoplable (436) que tiene espinas del engranaje interior (436a) que se acoplan selectivamente con espinas de anulacion del engranaje externo (420b) en el miembro de anulacion de cambio manual (240); y

   un miembro de presion de anulacion (434) posicionado para desviar las espinas del engranaje interior (435a) para acoplar las espinas de anulacion del engranaje externo (420b) en el miembro de anulacion de cambio manual (240).
3. 3. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 1, en donde el perfil de seleccion incluye una seccion de rampa (304b).
4. 4. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 1, que comprende, ademas:

   el tambor de cambio (302) que tiene ademas un poste del tambor de cambio (301a) y una ventana (301c); la leva de cambio (320) esta montada en el poste del tambor de cambio (301a), la leva de cambio (320) tiene una lengueta de la leva de cambio (320a) colocada dentro de la ventana (301c) del tambor de cambio (302); y un miembro de desviacion (322) acoplado para desviar la leva de cambio (320) en relacion con el tambor de cambio (302).
5. 5. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 4, que comprende, ademas:

   la lengueta de la leva de cambio (320a) posicionada contra una pared (303a) de la ventana para que la leva de cambio (320) gire con el tambor de cambio (302) sin ayuda del miembro de presion (322) cuando la caja de engranaje (100) se mueva fuera de una configuracion de engranaje seleccionada.
6. 6. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 1, que comprende, ademas:

   la al menos una grna de ranura (304) que esta formada por la leva de cambio (320) y el tambor de cambio (302).
7. 7. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 1, que comprende, ademas:

   un disco del punto muerto (506) que tiene dientes del disco del punto muerto (506a), el disco del punto muerto (506) se acopla a una carcasa (102) de transmision de cambio-por-cable (50);

   un embrague de garras del punto muerto (212) que tiene dientes de embrague de garras del punto muerto (212a) configurados y dispuestos para engranar selectivamente con los dientes del disco del punto muerto (506a) del disco del punto muerto (506) cuando la transmision de cambio-por-cable (50) esta en punto muerto; y una horquilla de cambio del punto muerto (250) que tiene un pasador de posicionamiento de la horquilla de cambio (250a), la horquilla de cambio del punto muerto (250) esta configurada y dispuesta para mover el embrague del punto muerto (212), la horquilla de posicionamiento de la horquilla de cambio (250a) (250) que es recibida dentro de al menos una grna de ranura (304) de la leva de cambio (320).

   5

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8. 8. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 1, que comprende, ademas: un controlador (602) para controlar la operacion del motor (400);

   un sensor de cambio (606) para monitorear el engranaje actual de la caja de engranaje (100) proporcionado por el ensamble de cambio (300), el sensor de cambio (606) esta en comunicacion con el controlador (602); y al menos una entrada (610) en comunicacion operacional con el controlador (602), la al menos una entrada (610) proporciona informacion al controlador (602) que se usara para determinar las configuraciones de engranaje apropiados.
9. 9. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 8, donde la al menos una entrada (610) comprende, ademas:

   una primera entrada para seleccionar intervalos de engranajes; y una segunda entrada para seleccionar la direccion.
10. 10. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 8, en donde el controlador (602) se configura ademas para cambiar automaticamente la caja de engranaje (100) al punto muerto al apagar un vetnculo mediante el uso del sistema de transmision de cambio-por-cable (50).
11. 11. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 1, en donde la anulacion de cambio manual es accesible sin desmontar la caja de engranaje (100).
12. 12. Un sistema de transmision de cambio-por-cable (50) que comprende:

    una caja de engranaje (100) configurada y dispuesta para recibir una entrada rotacional y proporcionar al menos una salida rotacional seleccionada, la caja de engranaje (100) incluye una pluralidad de ensambles de engranajes (150, 160 y 180) operacionalmente acoplados para proporcionar al menos una salida rotacional de la entrada rotacional seleccionada;

    un ensamble del tambor de cambio (300) acoplado funcionalmente a la pluralidad de ensambles de engranajes (150, 160 y 180) para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje (100);

    un motor electrico (400) acoplado operacionalmente al ensamble del tambor de cambio (300) para activar el ensamble del tambor de cambio (300) para cambiar selectivamente el engranaje de la caja de engranaje (100); y caracterizado por una leva de cambio de resorte (320) acoplada operacionalmente al ensamble del tambor de cambio (300), la leva de cambio de resorte (320) se configura y dispone para moverse con relacion al ensamble del tambor de cambio (300), la leva de cambio es accionada por resorte (320) configurada y dispuesta para completar un cambio en un engranaje de seleccion sin la ayuda del motor electrico (400).
13. 13. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 12, que comprende, ademas:

    un miembro de anulacion de cambio manual (420) acoplado entre el ensamble del tambor de cambio (300) y el motor electrico (400), el miembro de anulacion de cambio manual (420) esta configurado y dispuesto para desconectar manualmente el motor electrico (400) del ensamble del tambor de cambio (300) y activar el ensamble del tambor de cambio (300).
14. 14. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 12, que comprende, ademas:

    un controlador (602) para controlar la operacion del motor (400), el controlador (602) esta configurado para cambiar automaticamente la caja de engranaje (100) al punto muerto al apagar un vetnculo mediante el uso de la transmision de cambio-por-cable (50);

    un sensor del tambor de cambio (606) para monitorear la posicion de rotacion del tambor de cambio (302), el sensor del tambor de cambio (606) en comunicacion con el controlador (602); y

    al menos una entrada (610) en comunicacion operacional con el controlador (602), la al menos una entrada (610) proporciona informacion al controlador (602) con respecto al engranaje.
15. 15. El sistema de transmision de cambio-por-cable (50) de la reivindicacion 14, donde la al menos una entrada comprende, ademas:

    una primera entrada (610-1) para seleccionar intervalos de engranajes; y una segunda entrada (610-2) para seleccionar la direccion.