THE REDUCTION GEARBOX
The main objective of a gearset is the alteration of rotational speed and torque coming from an input shaft, so that the output is suitable for the machine’s requirements.
Within our Formula Student vehicle, powered by a pair of electric motors, the axle from the motor spins at a great rotational speed, albeit with a low torque. In order to adapt the power delivery to our needs, a reduction gear ratio is required – the rotational speed will be lower, and the torque will increase. This is achieved through a planetary gearbox, where the rotor from the motor is slotted in between three gears, which are located within a fixed toothed crown. These three gears turn together with the driveshaft, which turns the wheel.
This kind of reduction gearbox allows us to obtain a great difference of speeds between the input and output shafts, while keeping size and weight at a minimum. The current fixed crown, single stage gearbox has been yearly developed since its first introduction back in 2016, adapting its gear ratio to the increase of performance of our cars and the racetrack layouts.
The reduction gearbox is a key component for the introduction of motor-in-hub concept on the FSB2021. Its integration within the upright has required new engineering solutions and levels of miniaturization.
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LA REDUCTORA
La función principal de un tren de engranajes es la de cambiar la velocidad de giro y el par de torsión proveniente de un eje de entrada (eje motor) para que estas sean aprovechables en un eje de salida.
En el caso de nuestro monoplaza de Formula Student, propulsado por un par de motores eléctricos, el movimiento del eje de entrada tiene una gran velocidad de giro, pero un par de torsión bajo. Para conseguir adaptar la entrega de esta potencia a nuestras necesidades, es necesario tener una relación de transmisión de reducción, es decir, la velocidad del eje de salida será menor, pero el par de torsión aumentará. Esto lo conseguimos mediante una reductora planetaria o epicicloidal, en la que el eje del motor está en engranado con tres ruedas dentadas, que a su vez están insertadas en una corona dentada fija. Las tres ruedas dentadas, a su vez, están conectadas a una pieza que gira solidariamente con el palier y, en consecuencia, con la rueda. Este tipo de reductora permite tener unas diferencias de velocidades entre la entrada y la salida muy grandes, con un tamaño y peso reducidos. La reductora actual de corona fija y una sola etapa lleva en continua evolución desde 2016, adaptando la relación de transmisión a la mejora anual de rendimiento y las características de los circuitos.
De cara a la incorporación del motor en rueda del FSB2021, la reductora es una de las piezas más importantes del rompecabezas. Su integración en la mangueta ha requerido de nuevas soluciones de ingeniería y cotas de miniaturización.
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ERREDUKTOREA
Engranaje bidezko erreduktore baten funtzio nagusia sarrerako ardatzetik (motore ardatza) sartzen den biraketa abiadura eta bihurdura indar-momentua aldatzea da, irteerako ardatz batean erabili ahal izateko.
Gure Formula Student monoplazaren kasuan, motore elektriko bikote batek bultzatuta, sarrerako ardatzaren mugimenduak biraketa abiadura handia du, baina indar-momentu txikia. Potentzia horren hornidura gure beharretara egokitzeko, transmisio erlazioa murriztea beharrezkoa da, hau da, irteerako ardatzaren abiadura txikiagoa izango da, baina indar-momentua handitu egingo da. Hau lortzekio, engranaje planetario edo epizikliko multzo baten bidez lortuko dugu, motore ardatza hiru hortzdun gurpilen bidez lotuta dagoelarik, gurpil hauek hortzdun koro batean txertatzen dira. Hiru hortzdun gurpilek, berriz, trakzio arrabolarekin (palierra) pieza baten bidez lotuta daude, eta, ondorioz, gurpilekin batera biratzen dutenak. Erreduktore mota honek sarrera eta irteeraren aarteko abiadura diferentzia oso handiak ahalbidetzen ditu, tamaina eta pisu txikiagoarekin. Egun erabiltzen den koro finko eta etapa bakarreko erreduktorea, etengabeko bilakaeran dago 2016az geroztik, transmisio erlazioa urteko errendimenduari eta zirkuituen ezaugarriei egokituz.
FSB2021 gurpilean finkatutako motorraren sarrerari dagokionez, engranaje kutxa da puzzlearen pieza garrantzitsuenetako bat da. Ardatzean integratzeko ingeniaritza konponbide berriak eta miniaturizazio kotak erabili behar izan dira.
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