El conjunto de engranajes Ravigneaux es un conjunto de engranajes planetarios dobles , inventado por Pol Ravigneaux, quien presentó una solicitud de patente el 28 de julio de 1949 en Neuilly-sur-Seine , Francia. [1] Este conjunto de engranajes planetarios, comúnmente utilizado en transmisiones automáticas , está construido a partir de dos pares de engranajes, anillo-planeta y planeta-planeta. El conjunto de engranajes proporciona cuatro relaciones de marcha hacia adelante y hacia atrás frenando o restringiendo varios elementos del mecanismo.
El conjunto de Ravigneaux tiene dos engranajes solares, un sol grande y un sol pequeño, y un solo portador de planetas, que sostiene dos juegos de engranajes planetarios, planetas interiores y planetas exteriores. [2] [3] El portador es un subconjunto pero tiene dos radios para acoplarse con los planetas interiores y exteriores, respectivamente. Los dos juegos de engranajes planetarios giran independientemente del portador pero co-rotan con una relación de transmisión fija con respecto a cada uno. Los planetas interiores se acoplan con el engranaje solar pequeño y co-rotan con una relación de transmisión fija con respecto a él. Los planetas exteriores se acoplan con el engranaje solar grande y co-rotan con una relación de transmisión fija con respecto a él. Finalmente, el engranaje anular también se acopla y co-rota con los planetas exteriores en una relación de transmisión fija con respecto a ellos.
A diferencia de un Ravigneaux, un tren de engranajes planetarios simple tiene dos engranajes concéntricos, uno o más planetas que cubren el espacio entre esos engranajes y un brazo que lleva los planetas. [4] Por lo general, el engranaje concéntrico de diámetro más pequeño tiene dientes externos y se llama engranaje solar, y el engranaje concéntrico más grande tiene dientes internos y se llama engranaje anular. El brazo portador generalmente se llama portasatélites. Los engranajes planetarios generalmente no están acoplados directamente, lo que deja tres componentes que sí lo están:
Esto permite dos entradas y una salida. Por lo general, en una transmisión automática, un componente se mantiene fijo, mientras que otro componente es de entrada y el componente restante se utiliza para la salida. Al elegir un conjunto de componentes para retención, entrada y salida, el engranaje planetario aumentará o disminuirá la velocidad y cambiará la dirección.
El Ravigneaux mejora las transmisiones planetarias para automóviles anteriores, como la Simpson , que tiene dos juegos de engranajes planetarios completos. Tal como se inventó originalmente, el Ravigneaux coloca dos trenes de engranajes planetarios en un solo portasatélites. Tiene dos engranajes solares, dos engranajes anulares y dos juegos de engranajes planetarios en un solo portasatélites. El uso de un solo portasatélites hace que el Ravigneaux sea más pequeño, liviano y menos costoso de fabricar, porque el portasatélites suele ser la parte más grande y más cara de un juego de engranajes planetarios.
La solicitud de patente original proponía el uso de embragues electromagnéticos en la transmisión. El año de la patente fue 1949, una época en la que la tecnología hidráulica accionada por presión estaba menos desarrollada. Varios años después, cuando el Ravigneaux entró en producción en Ford Motor Company, se utilizaron frenos de banda y embragues accionados hidráulicamente.
El engranaje anular B está acoplado a los engranajes planetarios S1, que están acoplados al Sol M1. [5]
El anillo R1 está acoplado a los planetas S2, que están acoplados al Sol C. Los engranajes planetarios del conjunto S1 están acoplados por pares a los engranajes S2.
La salida se puede acoplar a cualquiera de los engranajes anulares, utilizándose R1 en todas las velocidades de avance y B en la velocidad de retroceso. La entrada siempre acciona M1. En todas las velocidades de avance, el par debe transferirse entre los engranajes planetarios S1 y S2, ya que solo los planetas S1 engranan con la entrada M1 y solo los planetas S2 engranan con la salida R1.
En marcha atrás, el Ravigneaux se comporta como un sistema planetario normal, mientras que el segundo sistema se limita a seguir el recorrido sin carga. Las relaciones dependen del número de dientes y están tomadas del ejemplo que figura en la patente.
Las fotos de la derecha muestran el portasatélites de una transmisión automática Ford FMX . El portasatélites es la parte central de un conjunto de engranajes planetarios. No se muestran los dos engranajes solares, llamados primario y secundario, que giran dentro del portasatélites. Tampoco se muestra un engranaje anular, también llamado anillo, que tiene dientes internos que encajan alrededor del portasatélites. La potencia de entrada se aplica a uno o ambos engranajes solares, y la potencia de salida se toma del engranaje anular, que hace girar el eje de transmisión.
La transmisión FMX se controla a través de dos embragues llamados embragues delantero y trasero, y dos frenos de banda , llamados bandas delantera y trasera. Los embragues y las bandas funcionan mediante presión hidráulica. En este caso, delantero significa más cercano al motor. Cuando se aplica, un embrague conecta un componente rotatorio al motor, lo que hace que el componente gire, y una banda sostiene el componente, evitando que gire. El embrague delantero controla la potencia al engranaje solar primario. El embrague trasero controla la potencia al engranaje solar secundario. Confusamente, la banda que sostiene el embrague trasero se llama banda delantera. La banda trasera sostiene el portasatélites.
Un juego de engranajes Ravigneaux es como un juego de engranajes planetarios simple, excepto que cada engranaje planetario se reemplaza por un juego de tres engranajes, todos en el mismo soporte. Los tres engranajes de un juego se ven dentro del soporte en la foto de la izquierda. El engranaje del lado derecho de esta foto está un poco más hacia el centro del soporte que el engranaje con el que engrana en el lado izquierdo. Los engranajes izquierdo y derecho giran en la dirección opuesta. Solo los engranajes planetarios externos engranan con el engranaje anular. El engranaje solar primario (el sol pequeño) engrana con los planetas internos, y el engranaje solar secundario (el sol grande) engrana con los engranajes que giran con los planetas externos.
La foto de la derecha muestra el otro lado del soporte. De los dos engranajes engranados que se muestran, el de la derecha está un poco más alejado del centro del soporte, lo que le permite engranarse con el engranaje anular.
En general, un Ravigneaux se puede configurar con cada uno de los tres engranajes del conjunto con un número diferente de dientes, pero en el Ford FMX, los tres tienen 18 dientes. Múltiples planetas, girando en la dirección opuesta y engranando con diferentes engranajes solares, le dan al Ravigneaux la capacidad de proporcionar múltiples velocidades y reversa, con solo un juego de engranajes planetarios. El FMX en la foto tiene tres velocidades de avance y reversa.