cajas-automaticas-simpson-wilson-ravigneaux_compress.pdf

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1. TREN DE ENGRANAJES EPICICOIDAL
Principio de funcionamiento

2. �
3=�
1+�
2=
�(�
1+�
2)
2
�
3=�
4−�
2=
�(�
4−�
2)
2
EstasdosexpresionesconducenalaPrimeraleydelos
engranajesplanetarios
�(??????4−??????2)
2
=
�(??????1+??????2)
2
�
4=�
1+2�
2

3. Se define paso diametral a la relación:
�
�=
??????
�
Donde
�
�=������������������������������������
�
�=��������������������������������
�
ൗ
�
�
=���������������������������
�
ൗ
�
�
=�������������������
�
�=������������������������������������
�
ൗ
�
�
=���������������������������������
�
ൗ
�
�
=����������������
�=
�
�
�
�=2�
�=
�
2�
�
VELOCIDADES RELATIVAS
�
�=�
�+�
ൗ
�
�
�
�=�
��
�
�
�=�
�+�
ൗ
�
�

4. CAMBIO RAVIGNEAUX
Funcionamiento:

5. ESQUEMA GENERALIZADO DEL CAMBIO RAVIGNEAUX

6. Primera velocidad
Planetarioinmóvil.Elmovimientodela
turbinaestrasmitidodirectamenteal
planetariogrande,elcualarrastraen
sugirolossatéliteslargosqueasuvez
transmitenelmovimientoalos
satélitespequeñosquienesarrastranla
coronaenelmismosentidodegiro
peroaunavelocidadreducida.
INMOVIL

7. PRIMERA VELOCIDAD
�
??????=
����������
����������
=
�
�∗�
�∗�
�
�
�∗�
�∗�
�
�
??????=
�
�
�
�
=
67
28
=2,39;1
Larelacióndetransmisióndecajaravigneauxselapuederealizarmedianterelacióndeengranajesqueserialo
masideal.

8. Segunda Velocidad
Elmovimientodelaturbinaestá
aplicadoalplanetariograndemientras
queelplanetariopequeñosemantiene
inmovilizado.Enestascondiciones,el
planetariograndedamovimientoalos
satéliteslargosyéstosaloscortos
quienes,asuvez,arrastranlacorona,
rodandoalmismotiemposobreel
planetariopequeñoconunmovimiento
detraslación.
INMOVIL

9. SEGUNDA VELOCIDAD
Planetario pequeño fijo -entrada por el planetario grande salida por corona
1) �
�=
1
??????�+??????�
(�
�∗�
�+�
�∗�
�)
2) �
�=
1
??????�+??????�
(�
�∗�
�+�
�∗�
�)
Donde:
�
�=0��������
�
�=
�
??????
∗
�
�
=0.53125;1
1)�
�=
1
17+32
17∗0.53125+321
�
�=0.8373
2)�
�=
1
67+28
67∗�
�+0
�
�=1.18;1

10. Tercera velocidad
Elgirodelaturbinaestransmitidoalaveza
ambosplanetariosgrandeypequeño,los
cualestiendenaarrastrarasusrespectivos
satéliteslargosycortos.Comoestossatélites
estánengranadosentresíytiendenagiraren
sentidocontrariounosdelosotros,se
produceunbloqueodeltrenepicicloidal,
comoconsecuenciadelcuallacoronaes
arrastradaalamismavelocidaddegirodelos
planetarios,obteniéndoseasíladirecta.

11. TERCERA VELOCIDAD
�
�=1;1
Todoelsistemadeengranajesgiraaunamismavelocidadangular

12. Cuarta Velocidad (Supermarcha)
Ellacuartamarchaseimpulsaelporta
satélitesreteniendoelplanetariopequeño
estoresultaunadesmultiplicaciónhaciala
marchalenta
INMOVIL

13. CUARTA VELOCIDAD
Comoseapreciaenlafiguraelportasatéliteseselquegiraactuandodirectamentesobrelacorona.
1) �
�=
1
??????�+??????�
(�
�∗�
�+�
�∗�
�)
Donde:
�
�=1���
�
�=0(����)
Entonces:
1=
1
67+28
(67�
�+0)
�
�=1.41
�
�=0.7092;1

14. Marcha Atrás
Elmovimientodelaturbinaestransmitidoal
planetariopequeño,mientraselportasatéliteses
bloqueado.Enestascondicioneselplanetario
pequeñotransmitemovimientoalossatélitescortos
directamente,quegirandosobresusejes,sin
translación,arrastranlacoronaensentidocontrario
algirodelplanetario,obteniéndoseasílamarcha
atrás.

15. MARCHA ATRAS
Comoseapreciaenlafiguraelportasatélitesestafijoylossatélitessirvendeintermediariospara
realizarelgirodesalidaensentidoinversoaldeentrada.
RELACIÓN DE ENGRANAJES resultaría lo mas ideal
�
??????=
����������
����������
=
�
�2∗�
�1∗�
�
�
�∗�
�2∗�
�1
�
??????=−
�
�
�
�
=
67
32
=2,093;1

16. Relación de transmisión
1. Corona bloqueada
Z2
Z1
Z3
Z4 N1= 1500 rpm
Z1= 60
Z2= 25
Z3= 30
Z4= 80
�
2=
1
�
4+�
1
(�
4∗�
4+�
1∗�
1)
�
2=
1
80+60
60∗1500
�
2=642.85���
Entrada por: el planetario
Salida por: el porta satélites

17. Relación de transmisión
1. Corona bloqueada
Z2
Z1
Z3
Z4 N2= 450 rpm
Z1= 60
Z2= 25
Z3= 30
Z4= 80
�
1=
�
2(�
4+�
1)
�
1
�
2=
450(80+60)
60
�
2=1050���
Entrada por: el porta satélites
Salida por: el planetario

18. Relación de transmisión
1. Planetario bloqueado
Z2
Z1
Z3
Z4 N4= 1000rpm
Z1= 60
Z2= 25
Z3= 30
Z4= 80
�
2=
1
�
4+�
1
(�
4∗�
4+�
1∗�
1)
�
2=
1
80+60
80∗1000
�
2=571.42���
Entrada por: la corona
Salida por: el porta satélites

19. Relación de transmisión
1. Planetario bloqueado
Z2
Z1
Z3
Z4 N2= 1000rpm
Z1= 60
Z2= 25
Z3= 30
Z4= 80
�
4=
�
2(�
4+�
1)
�
4
�
4=
100080+60
80
�
4=1750���
Entrada por: el porta satélites
Salida por: la corona

20. Relación de transmisión
1. Porta satélites bloqueado
Z2
Z1
Z3
Z4 N4= 1000rpm
Z1= 60
Z2= 25
Z3= 30
Z4= 80
0 =
1
??????4+??????1
(�
4∗�
4+�
1∗�
1)
�
1=−1333.33���
Entrada por: la corona
Salida por: el planetario (SENTIDO
INVERTIDO)
�
1∗�
1=−�
4∗�
4
�
1=−�
4∗
�
4
�
1

21. Relación de transmisión
1. Porta Satélites bloqueado
Z2
Z1
Z3
Z4 N1= 1000rpm
Z1= 60
Z2= 25
Z3= 30
Z4= 80
0 =
1
??????4+??????1
(�
4∗�
4+�
1∗�
1)
�
4=−750���
Entrada por: el planetario
Salida por: la corona (SENTIDO
INVERTIDO)
�
1∗�
1=−�
4∗�
4
�
4=−
�
1∗�
1
�
4

22. Cambio Simpson
Contiene dos únicos conjuntos de embragues planetarios colocados en serie
unidos por un piñón planetario común para los dos trenes.

23. La entrada de movimiento se da por la corona 1, la salida por la corona 2
y se detiene el porta satélites 2

24. Relación de transmisión
Fórmula de la marcha corta de Simpson (Reducción compuesta).
Relación compuesta de primera marcha =
�2
�2
??????2
�2
�2+�2+�1
�1
Donde, para el conjunto planetario 1: �
1=Número de dientes de la corona
�
1=Número de dientes del piñón planetario
Y para el conjunto planetario 2: �
2=Número de dientes de la corona
�
2=Número de dientes del piñón planetario
Estaecuaciónesexactasielportasatélitesdelconjunto1vaconectadoalacorona
delconjunto2,conlospiñonesplanetariosacopladosyelportasatélitesdelconjunto
2esmantenidocomoreaccionario.Estaecuaciónsirveinclusosilostrenesde
engranajesplanetariosnosonidénticos.

25. Ejemplo:
Para el primer planetario 1, �
1=80y �
1=30y para el segundo �
2=90Y
�
2=50
Rt =
�2
�2
??????2
�2
�2+�2+�1
�1
=
90
50
50
90
90+50+30
80
=
Rt= 2,425.

26. Cálculo con el número de revoluciones
Unacajadecambiosautomáticaestaformadaporlossiguientespiñonesen
susdosprimerostrenesdeengranajesA1=30dientes,C1=80dientes,A2=
50,C2=90.Calcularlarelacióndetransmisiónenprimeravelocidadyel
númeroderevolucionesalasalidadelacajadecambiossielmotorgiraa
1500rpm.
��
1=1+
�1
�1
=1+
30
80
=1,375��
2=1+
�2
�2
=1+
50
90
=2,8
Relación total Rt = ��
1* ��
2= (1,375)*(2,8) = 3,85.
�
�2
=
�??????1
�??????
=
1500????????????�
3,85
=389,61 rpm = 390 rpm.

27. Para que se produzca la segunda velocidad la entrada se da por la corona
1 la salida por la corona 2 y se detiene el planetario 1, girando los dos
portasatélites

29. Relación de transmisión
La relación de transmisión se efectúa a través del segundo tren de engranajes con
la siguiente fórmula.
Rt = ��
2=
��2
��2
=1+
�2
�2
= 1+
90
50
= 2,8
Como n = ��
1= ��
2, la segunda velocidad a la salida de cambios es :
��
2=
��1
�??????2
=
1500
2,8
=535,714285 rpm = 536 rpm
�
2= satélites del segundo conjunto
�
2= Corona del segundo conjunto
�
2=Planetario del segundo conjunto

30. Para que se produzca la tercera velocidad los dos portasatélites los dos
planetarios giran junto con la corona transmitiendo el movimiento de una
flecha a la otra de forma directa actuando como un conjunto.

31. Relación de transmisión
Lareduccióndevelocidadenestecaso,soloseefectúaenelprimertrende
engranajes,cuyarelacióndetransmisiónes:
Rt = ��
1=
��1
��1
=1+
�1
�1
= 1+
30
80
= 1,375
Por��
1setransmitealplanetario�
2ycomo��
2=��
1,resultaque��
1=��
2
��
2=
��1
�??????1
=
1500
1,375
=1090,90 rpm

32. La marcha atrás tiene una relación distinta y permite al vehículo
moverse hacia atrás.
La entrada de movimiento se da por el planetario 1 la salida por
la corona 2 y se detiene el porta satélites 2, teniendo en cuenta
que la corona y el porta satélite 1 se mueven

33. La relación de transmisión total RT y la velocidad resultante son las
mismas que en primera velocidad

34. Cambio de velocidades
Wilson

35. Cambio de velocidades Wilson
Secomponede3trenesepicicloidales.Laprimera
corona,elsegundoportasatélitesylaterceracorona
estánfijamenteunidosentresí.Además,hayun
segundoytercerpiñóncentralfijamenteunidosentre
sí.Laimpulsiónenlasmarchasadelanteseefectúa
medianteestepiñóncentraldoble.

36. Cambio de velocidades Wilson
1=Árbolmotor
T=Turbina
M=Bomba
C1,2,3=Coronas
B1,2,3=Satélites
A1,2,3=Planetarios
F1,2,3=Frenosdecinta
E1,2,3=Embragues(mandohidráulico)
I=Primertrenepicicoidal
II=Segundotrenepicicoidal
III=Cuartotrenepicicoidal
3=Árboldetransmisión

37. Cambio de velocidades Wilson
Funcionamientoyrelacionesdetransmisión
Lasdistintasvelocidadesenlacajadecambios
seobtienenautomáticamentedelasiguiente
manera:

38. Transmisión en Primera velocidad
Cambio de velocidades Wilson
Elmecanismodemandohidráulicoacciona
losfrenosF1yF2,dejandolibresE1yE2
conloqueelgiroquelegadelvolantede
inercia(4)alacorona(C1)delprimertrende
engranajes(I)setransmitealossatélitesB1,
quesonarrastradosporellaalestarel
planetarioA2bloqueado.
Elmovimientodeestossatélitessetransmite
delabombaMdelembragueHidráulico,que
arrastraalaturbinaT,comunicandosugiroal
planetarioA2,setransmitealossatélitesB2,
quegirandesplazándosesobrelacoronaC2
alestarfrenada.Elmovimientodelos
satélitesB2setransmitealárbolde
trasmisión3,obteniéndoseunareducciónde
movimientoatrevesdelostrenesIYII

39. Cambio de velocidades Wilson
Relación de transmisión en primera velocidad

40. Cambio de velocidades Wilson
Trasmisión en segunda velocidad
Elmecanismodemandohidráulico
accionaautomáticamenteelembregue
E1yelfrenoF2,dejandolibresF1yE2,
conloqueelgiroquellegadelvolantede
inercia(4)alacorona(C1)delprimertren
deengranajes(I)setransmiteintegroa
bombadeembragueM,porestar
enclavados(A1yB1)atravesdeun
embragueE1.
Labombaenestecasosemueveala
mismavelocidadqueelmotor,
arrastrandoalaturbinaT,queda
movimientoalplanetarioA2sin
reducciónalguna.Elgirodelplanetario
A2muevealossatélitesB2,quecomo
enelcasoanterioralestarfrenadala
coronaC2,ruedansobreella
comunicandoelmovimientoaárbolde
transmisión3.

41. Cambio de velocidades Wilson
Relación de transmisión en segunda velocidad

42. Cambio de velocidades Wilson
Transmisión en tercera velocidad
Elmecanismodemandohidráulicoacciona
automáticamenteelembregueE2yelfreno
F1,dejandolibresF1yE2,conloqueelgiro
quellegadelvolantedeinercia(4)alacorona
(C1)setransmitealossatélitesB1porestarel
planetarioA1,frenadoysuvezlacoronaC2
poraaccióndeembragueE2.
ElmovimientodelossatélitesB1setrasmitea
labombaMdelembraguehidraulico,que
arrastraalaturbinaT,dandomovimientoal
planetarioA2.Algirarelplanetarioylacorona
deltrenIIalamismavelocidad,seefectúa
unaaccióndeenclavamientoenelsegundo
trendeengranajesysussatélitesB2,se
desplazanalamismavelocidadqueel
conjunto,comunicandosumovimientoala
transmisión3.

43. Cambio de velocidades Wilson
Relación de transmisión en tercera velocidad

44. Cambio de velocidades Wilson
Trasmisión en cuarta velocidad
Elmecanismodemandohidráulicoacciona
losembreguesE1yE2dejandolibresF1y
F2,conloqueelgiroquellegadelvolante
deinercia(4)alacorona(C1)delprimer
trendeengranajes(I)setransmiteintegro
abombadeembragueM,porestar
enclavados(A1yB1)atravesdeun
embragueE1.
Estegiromotorsetransmitealavez
integroalacoronaC2delsegundotrende
engranajes,porlaaccióndelembragueE2
ycomoelmovimientodelabombaMse
transmiteintegroatravésdelaturbinaTal
planetarioA2,seproduceelenclavamiento
delsegundotrenquearrastraalossatélites
B2yalárboldesalida3.Enlacajade
cambiosvelocidaddelmotorsinreducción
alguna.

45. Cambio de velocidades Wilson
Relación de transmisión en cuarta velocidad

46. Cambio de velocidades Wilson
Marcha atrás
Alaccionar,lapalancademarchaatrás,seenclavamecánicamentelacoronaC3,
accionándoseasuvezelfrenoF1yquedandolibresF2,E1yE2,enestaposiciónelgiro
delmotor1,atravezdelacoronaC1setransmitealossatélitesB1yalabombadel
hidráulicoM,arrastrandoalaturbinaTquedamovimientoalplanetarioA2.El
movimientodelplanetarioA2hacegiraralossatélitesB2,quearrastranalacoronaC2
ensentidocontrarioyestaasuvezalplanetarioA3,quehacerodaralossatélitesB3
sobrelacoronaC3queestaenclavadaensentidocontrarioalgirodelmotor.Comolos
satélitesB1yB2vanunidosalárboldetransmisióncomunicanelmovimientoalmismo
conunareduccióncorrespondientealostrenesIyIIperoconmarchaatrás.

47. Cambio de velocidades Wilson
Relación de transmisión marcha atrás

48. CRUCE DE FRENOS Y
EMBRAGUES

49. ELEMENTOS DE MANDO
FRENOSDECINTA
Simplementeconsistenenunacintaquesecierrasobreunacorona
(generalmente),estasecierrayfrenaelelementoquerodeaalsertirada
poralgúnsistemacomounémbolohidráulico.Tieneladesventajaque
provocaesfuerzosradialesextra.

50. FRENOSDEDISCOS
Consistenenquepartedelosdiscosestánunidosaunapartedel
elementodeltrenepicicloidalyelotroconjuntodelosdiscosestán
unidosalacarcasadelapropiacajadecambios.Estosdiscos
alternativosfriccionanentresíatravésdealgúnsistemacomopuedeser
unplatooémbolocoaxial.

51. Tambiénenelfrenodediscosesdeimportanciaeljuegoentre
losdiscosparaunfuncionamientoperfectodelacoplamientode
marchas,porloqueseajustaporseparado.

52. EMBRAGUEDEDISCOS
Sonsemejantesalosfrenosdediscos,soloqueenvezdeestarpartedelos
discosunidosalacarcasadelacaja,estánunidosaotroelementodeltren
epicicloidal.Transmitenelparentredistintostrenesepicicloidalesoentredos
elementosdeunmismotrenepicicloidal.

53. Unasválvulasdebola(enparteenelémboloy,enparte,enel
portadiscos)seencargandeque,sinaccionamiento,seelimine
rápidamentelapresiónypuedasalirelaceite.
Losportadiscos,tantoenelelementointeriorcomoenelexterior,
alojanlosdiscosmediantesalientes,resultandounauniónenarrastre
deforma.

54. CRUZAMIENTO O CRUCE DE VELOCIDADES
Esimportantetenerencuentaelcrucededoselementosdemando
deunacajadecambiosautomática,puescuandounelementodeja
deactuarelotrocomienzaahacerlo,esdecir,sehacecon
progresividad.

55. Alrealizarelcambiodemarcha,unelementodelcambioseabrey
otrosecierra,entonceselcambiodemarchanoesbrusco,yaque
unelementoempiezaaresbalarcuandoelotroiniciael
acoplamiento.
Unodesactivadoyotroactivado.

56. Cuandounoempiezaaperderpresióndeaccionamientoelotro
empiezaaganarlo,demaneraquejustoenelcrucedelasgráficas
hayun50%yun50%deresbalamientoencadaunodelos
elementos.

57. Conlocual,elcambioocruceentrevelocidadestieneunaprogresión
conaltaefectividad.
Elpartransmitidoporelelementoquecomienzaapatinardisminuye
yenelelementoqueseacoplaaumenta.
Esteprocesotienelugarenfraccionesdesegundo.

58. CRUCES A DESTIEMPO O ANTES DE TIEMPO (se fuerza el sistema):
Cruzamiento negativo
Conestotendremosunoscambiosderégimenbruscosabaja
revolucionesypérdidaevidentedepar.

59. Cruzamiento positivo
Cuandoelaccionamientodeloselementosseadelantaseproduceun
sobreaccionamientosuperandoelporcentajedetraspasodeparcon
locualsefuerzaelsistemaysenotaenelcambioderégimen(a
muchasvueltas).