LEY DE FUNCIONAMIENTO DE LOS ENGRANAJES PLANETARIOS

Leyes de funcionamiento de los engranajes planetarios

• El funcionamiento esta gobernado por cinco leyes para latransmisión de potencia1. Leyes de neutral2. Leyes de reducción3. Leyes de supermarcha4. Leyes de transmisión directa5. Leyes de transmisión inversaPara el cumplimiento de estas leyes existen varias reglas– Cuando el planetario y los piñones del portasatelite están libres para

girar al mismo tiempo, el portasatelite siempre sigue la mismadirección que el engranaje planetario

– El piñón planetario siempre rota en sentido opuesto a la rotación delos piñones del portasatélites

– Cuando el portasatélites es la salida, siempre sigue el sentido de girodel engranaje de entrada

– Cuando el portasatélites es la entrada, el miembro de engranaje desalida siempre sigue la dirección del portasatélites

Ley de condición neutral

• Condición.- Cuandohay una entrada perono hay miembroblocado.– Funcionamiento

• El planetario actúacomo miembro deentrada conductor

• Los satélites rotanlibremente sobre susejes

• El portasatélites semantiene estacionariopor su unión a lasruedas motrices

• Al rotar los satélitessobre sus ejesaccionan la corona ensentido de giroopuesto al piñónplanetario.

Ley de reducción

• Condición.- cuandoexiste un miembro dereacción (estacionario)y el portasatélites es lasalida la condición es dereducción de marcha.– Formas de obtención

• existen dos formas parala obtención de lareducción las mismasque utilizando una cintade freno que rodea yagarra un tamborgiratorio para ello:

1. la corona unida altambor bloqueada

2. planetario que vanunidos al tamborbloqueado

Funcionamiento

• la corona unida al tamborbloqueada– El piñón de entrada planetario

arrastra a los satélites

– Los satélites giran en sus propios ejesen sentido contrario al planetario

– Dado que la corona esta bloqueadase crea una fuerza de reacción entrelos dos engranajes que hace que lossatélites rueden sobre la coronagirando sobre sus propios ejes

– Esto mueve al portasatélites en elmismo sentido que el planetario auna velocidad reducida.

– Si el par de entrada es de 133,5 Nm yla reducción de marcha es de 3,33:1el par de salida aumentara a 415,2Nm

Funcionamiento

• planetario que van unidos al tamborbloqueado la potencia de entrada seaplica a la corona

• Los satélites rotan en sus ejes yruedan sobre el planetario y seproduce una reducción directasobre el portasatélites. Esta formade reducción se utilizageneralmente para la segundamarcha.

• En la reducción de accionar elplanetario y retener la coronaproduce la mayor desmultiplicación

Relación de transmisión

Para el cálculo se debe contar los dientes del piñón planetario y la corona• Reducción (portasatélites conducido)

𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑜𝑟𝑠𝑎𝑡é𝑙𝑖𝑡𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜 = 𝑁𝑠 +𝑁𝑖

𝑁𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟

Ejemplo Ns = Nº dientes del planetario = 18Ni = Nº dientes de la corona = 42Cálculos para las dos condiciones • Planetario conduciendo/corona retenida

– Reducción = 18+42/18= 3,33:1

• Corona conduciendo/planetario retenido– Reducción = 18+42/42= 1,43:1

Ley de supermarcha

• Cuando hay un miembro de reacción y el portasatélites es la entrada la condición es de multiplicación de giro o supermarcha.

• Funcionamiento– Los satélites giran libres sobre su eje y se

desplazan a la vez que ruedan sobre el planetario fijo

– En esta ocasión la acción de giro y desplazamiento mueve al elemento de salida a una velocidad mayor y con un par mas reducido

• Con una relación de 1:3 el par de entrada y las rpm se modifican de 180 Nm a 60 Nm y de 2700 rpm a 8100 rpm

• Siempre se utiliza al portasatelite como entrada para obtener la supermarcha

• La configuración usual para supermarcha emplea al planetario estacionario con la corona como salida.

Relación de transmisión en supermarcha

• 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑠𝑎𝑡é𝑙𝑖𝑡𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 =𝑁𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜

𝑁𝑠+𝑁𝑖

• Ejemplo

Ns = Nº dientes del planetario = 18

Ni = Nº dientes de la corona = 42

Cálculos para las dos condiciones

• Planetario retenido/corona conducida– supermarcha = 42/(18+42)= 0,7:1

• Corona retenida/planetario conducido– supermarcha = 18/(18+42)= 0,33:1

Ley de transmisión directa

• La transmisión directa se obtiene embragando o bloqueando dos miembros cualesquiera del tren de engranajes. – Funcionamiento

• Se aplica potencia al planetario (sentido horario)

• La corona se encuentra bloqueada con el portasatélites, impidiendo que los satélites giren sobre su eje

• Al no poder girar sobre sus ejes los satélites se ven atrapados firmemente entre la corona y el planetario y el porta satélites debe girar con ellos a la misma velocidad

• Generalmente se emplean embragues de discos múltiples para bloquear los dos miembros

Ley de inversa

• Cuando el portasatélites es retenido, ya sea el planetario o la corona el que conduce, el resultado es el giro inverso.

• La entrada por el planetario proporciona una reducción inversa, mientras que una entrada por la corona da una supermarcha inversa

• Funcionamiento– El portasatélites es retenido

mediante una cinta– La rotación del planetario es

invertida por los satélites del portasatélites que actúan como piñones locos inversores.

– La rotación de los piñones en sentido anti horario se transmite a la corona y al árbol de salida en una reducción inversa.

Relación de transmisión

• 𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑡𝑎𝑠𝑎𝑡é𝑙𝑖𝑡𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 =𝑁 𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜𝑠

𝑁𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠

Dado que el portasatélites es estacionario lo satélites actúan solo como piñones locos inversores y no tienen efecto sobre la relación de transmisión

Ejemplo

𝑚𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑠 =42

18= 2,33:1

Combinación de la reducción de marchas y la transmisión directa

• Se puede utilizar unsolo tren deengranajes planetarioscomo transmisión dedos velocidades, siquedan cubiertos losrequisitos dereducción y directa.

• Para la reducción seutiliza un cinta pararetener la corona

• Para la directa seutiliza un embraguemultidisco que enlazala corona y el portasatélites

Fig 3,21

Embragues del sistema planetario

• Forma de transmisión de movimiento entre el convertidor de par y el tren de engranajes planetarios

– Embrague multidisco controlado hidráulicamente

– Un embrague unidireccional mecánico

– Una combinación entre embrague multidisco y embrague unidireccional

Los embragues unidireccionales están diseñados para bloquear el sentido de rotación de entrada en contra de la carga de rodaje.

Variantes planetarias

Sistemas mas utilizados para T/A DE 3, 4, 5 velocidades

• Tren de engranajes planetarios Simpson

• Tren de engranajes planetarios Ravigneaux

Sistema de engranajes SimpsonConfiguración del sistema• El sistema integra dos únicos conjuntos

de engranajes planetarios colocados en serie

• Los dos trenes comparten un engranaje planetario

• Los dos trenes comparten un eje de salida

• A esta forma de integrar elementos se la conoce con el nombre de planetario compuesto

• Otra característica es que la carcasa en forma de campana que acopla el piñón planetario al tambor de embrague directo.

Control • Para el control planetario dispone de

– Embragues directos y de transmisión directa

– Dos cintas de retención – Un embrague unidireccional de

retención

Flujos de potencia.• Neutro• Reducción (1ª y 2ª marchas)• Transmisión directa• inversa

Fig 3,27

Sistema de engranaje Ravigneaux

• Configuración del sistema– Un portasatélites con tres conjuntos de

satélites dobles, cada conjunto de satélites esta compuesto por un piñón corto y otro largo

– Dos engranajes planetario independientes que se engranan con los satélites dobles del portasatélites

– Una corona– Solo un miembro de salida sea la

corona o el portasatélites

• control – Los embragues delanteros y traseros se

complementan con dos cintas de retención y un embrague unidireccional de retención

Flujos de potencia.• Neutro• Reducción (1ª y 2ª marchas)• Transmisión directa• inversa

Fig 3,28 3,29 3,30 3,31

Sistema planetario Simpson torqueFlite de tres velocidades de chrysler

• Esta transmisión combina un convertidor de par con un sistema de planetarios Simpson

• La transmisión esta diseñada para vehículos a propulsión y tracción • Tren de potencia de la transmisión

– Convertidor de par– Dos embragues conductores multidisco (embrague delantero y trasero)– Dos cintas de retención con servohidráulicos (cintas de retención delantera y

cinta baja e inversa trasera)– Un embrague de rodillos unidireccional de retención para la primera marcha– Sistema planetario compuesto, formado por dos conjuntos planetarios

sencillos delantero y posterior en serie, integrados por un eje de piñón planetario común y un eje de salida

Características de funcionamiento

• Dispone de una palanca manual ubicada:

– En la columna de dirección

– Selector de la consola

– El cuadrante del selector tiene seis posiciones

• P - R – N – D – 2 – 1

Flujo de potencia del planetario

• El flujo de potencia depende de la combinaciónembragues/cinta para cada una de las relaciones de marcha.

Tabla 4,1

Descripción del funcionamiento en cada posición

• Neutro

– Ninguno de los embragues esta activado

– Ninguna cinta esta aplicada

– La potencia procedente de la turbina ingresa por el árbol de entrada

– Dado que no hay elementos bloqueados no se transmite potencia al tren de engranajes planetarios y tampoco al árbol de salida.

Primera • Palanca selectora en posición D o 2 • Embrague trasero embragado• Embrague de sobre marcha retenido • El par fluye desde la turbina, pasa al eje de entrada y llega al embrague

trasero. • Con el embrague trasero embragado el par arrastra la corona del planetario

delantero en sentido horario • Dado que el portasatélites delantero esta acoplado al eje de salida mediante

estriado y a cuyo giro se opone el peso del vehículo • La corona conduce los piñones satélites delanteros, haciéndolos girar sobre

sus ejes en la misma dirección• Los piñones que están engranados con el planetario, lo hacen rotar en sentido

anti horario • Dado que los trenes planetarios comparte el eje• El planetario hace girar los satélites traseros en sentido horario• Dado que los satélites están engranados con la corona, esta y el eje de salida

giran en sentido horario • El porta satélites trasero queda retenido por el embrague de sobre marcha

debido a la acción de los satélites cuando hacen girar a la corona.

• Fig 4,3 4,4 4,5 4,6

Segunda

• Palanca selectora en posición D o 2 • El embrague trasero se mantiene embragado • La cinta de freno se aplica para mantener estacionarios el

tambor conductor y el piñón planetario • Con el embrague trasero embragado y conduciendo, la

corona del tren delantero y los satélites giran en sentido horario, rodando estos sobre el planetario que permanece fijo por acción de la cinta sobre el tambor

• El portasatélites delantero y el eje de salida son arrastrados a una velocidad reducida.

• El tren de engranajes trasero en segunda marcha entra en funcionamiento.

• La corona trasera unida al eje de salida, conduce los satélites en sentido horario

• Los satélites reaccionan con el planetario estacionario y mueven el portasatélites en sentido horario.

• El embrague de sobre marcha permite que el portasatélites gire libremente.

• Fig 4,7 – 4,9

• Fig 4,10 – 4,11

Directa

• Palanca selectora en posición D• Se obtiene cuando los dos embragues están embragados y

las cintas de freno sueltas• Con ambos embragues conductores embragados, el par

procedente del eje de entrada toma una trayectoria doble – A través del embrague delantero hasta el tambor de transmisión

y el piñón planetario – A través del embrague trasero hasta la corona del planetario

delantero

• El planetario y la corona están bloqueados entre si y la eje de entrada, esto impide que los satélites giren y boquean el tren planetario obteniéndose una relación de 1:1

• Fg 4,12 4,13

Corta manual

• Palanca selectora en posición 1

• El embrague trasero esta embragado y las dos cintas aplicadas

• La potencia en primera y corta manual es la misma

Marcha atrás

• El embrague delantero esta embragado al tambor de transmisión y la piñón planetario

• El tambor y portasatélites trasero se mantiene estacionarios por la cinta de freno trasera

• Al embragar el embrague delantero se produce el arrastre del tambor y planetario en sentido horario

• Con el portasatélites trasero estacionario el planetario hace girar los satélites sobre sus ejes sin desplazarse en sentido anti horario

• el movimiento inverso de los satélites produce el arrastre de la corona acanalada al eje de salida en sentido inverso a una velocidad reducida.

• Fig 4,16 – 4,19

Aparcamiento

• Palanca selectora en posición P• Un enlace de palancas enganchan un trinquete en los

huecos de bloqueo de la rueda de aparcamiento que vaestriada al eje de salida para bloquear las ruedas motricescon la carcas de la transmisión

• Gracias