Engranajes de relación variable Beier

El engranaje de relación variable Beier o variador Beier es un accionamiento mecánico que ofrece una relación de transmisión continuamente variable entre la entrada y la salida.

El engranaje se basa en el engranaje de varios discos delgados. Al variar su separación, el radio efectivo de cada disco cambia, modificando así la relación de transmisión total. Este principio de radio variable es común a otros mecanismos de variación de velocidad . Una ventaja del engranaje Beier es que permite apilar un gran número de discos en un mismo eje, aumentando así su capacidad de torsión con un ligero incremento en la longitud total.

El mecanismo consta de un conjunto de discos delgados accionados por resorte sobre un eje central. Alrededor de este se disponen otros conjuntos de discos apilados sobre varios ejes planetarios, generalmente tres. Estos ejes están montados sobre brazos oscilantes, de modo que pueden moverse simultáneamente hacia adentro y hacia afuera. Los discos centrales son delgados, con un borde engrosado. Los discos planetarios tienen forma cónica en su radio, con un ángulo incluido de aproximadamente 3°. Cuando los discos engranan, solo entran en contacto en el borde del conjunto central, independientemente de la separación entre los ejes. Estos conjuntos de discos planetarios tienen un engranaje que engrana con otro engranaje en los ejes de apoyo de los brazos oscilantes, el cual a su vez engrana con un engranaje central, utilizado para la transmisión de entrada. El eje central es el eje de salida y el engranaje se utiliza como reductor. Cuando los discos se mueven hacia afuera, el borde central impulsa el radio exterior de los discos cónicos de tamaño similar y la relación total es de aproximadamente 1:1. Al desplazarse los brazos oscilantes hacia adentro, los discos cónicos se comprimen entre los bordes centrales, venciendo la fuerza de su resorte. De esta forma, se reduce el radio efectivo de los discos cónicos y aumenta la relación de transmisión. El engranaje se fabrica con diversas relaciones, generalmente de 3:1 a 10:1. La eficiencia general es buena, superior al 90 %.

A diferencia de la mayoría de los demás variadores, pero al igual que el embrague Hele-Shaw , el engranaje Beier no se basa en la fricción entre los discos, sino en la resistencia viscosa a través de una fina película de aceite entre ellos. Esto genera un deslizamiento mínimo, inferior al 1%, ^{[ 1 ]} y la ausencia de fricción reduce las pérdidas por calor, lo que permite que un mecanismo pequeño y compacto pueda soportar una alta potencia. El aceite suele bombearse a través del mecanismo, lo que también tiene un efecto refrigerante.

La caja de cambios Beier era una transmisión austriaca de relación variable por fricción; se desarrolló una versión totalmente automática para su uso con un motor de autobús. ^{[ 2 ]}

El engranaje de relación variable Beier se incorporó al diseño de 1951 del E.145 Napier Nomad II , que realizó su primer vuelo en diciembre de 1952. ^{[ 3 ]} El Nomad II era un motor diésel de aviación de dos tiempos compuesto en el que los gases de escape del diésel impulsaban una turbina axial, que a su vez impulsaba un compresor axial de 12 etapas utilizado para la limpieza y la sobrealimentación. El accionamiento Beier acoplaba el eje de la turbomáquina al cigüeñal del motor de pistón , lo que permitía que el cigüeñal impulsara el compresor a baja potencia y que la potencia sobrante de la turbina se devolviera al cigüeñal a mayores potencias. ^{[ 3 ]}

En el uso industrial contemporáneo, el variador Beier se utiliza como un accionamiento mecánico de velocidad ajustable, generalmente accionado por un motor eléctrico. ^{[ 4 ]} El variador proporciona ajuste mecánico de velocidad cambiando el acoplamiento entre sus discos motriz y accionado, y puede combinarse con un reductor Cyclo como un variador Beier-Cyclo para una salida de baja velocidad ajustable. ^{[ 4 ]}

• embrague Hele-Shaw