ES2238440T3 - Acoplamiento para corona impulsora dentada. - Google Patents
Acoplamiento para corona impulsora dentada.Info
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Abstract
Un acoplamiento para corona impulsora dentada, que comprende: un primer elemento giratorio (1), que tiene una superficie de soporte (33); un segundo elemento giratorio (2), que tiene una superficie de soporte (31); un tercer elemento giratorio (3), que tiene una superficie de soporte (34); un cuarto elemento giratorio (4), que tiene una superficie de soporte (32); una estructura (9) que tiene un primer extremo, un segundo extremo y un eje mayor de la estructura (A), donde: el primer elemento giratorio (1) y el segundo elemento giratorio (2), están montados de forma giratoria al primer extremo; y el tercer elemento giratorio (3) y el cuarto elemento giratorio (4), están montados de forma giratoria al segundo extremo; el primer elemento giratorio (1), está acoplado al tercer elemento giratorio (3); el segundo elemento giratorio (2), está acoplado el cuarto elemento giratorio (4); caracterizada porque la superficie de soporte del primer elemento giratorio (33), y la superficie de soporte del segundo elemento giratorio (31), describen, cada una, un ángulo comprendido () hasta el eje mayor de la estructura (A); la superficie de soporte del tercer elemento giratorio (34), y la superficie de soporte del cuarto elemento giratorio (32), describen, cada una, un ángulo comprendido () hasta el eje mayor de la estructura (A).
Description
Acoplamiento para corona impulsora dentada.
La invención se refiere a sistemas de transmisión
de energía y, más en concreto, a acoplamientos para corona impulsora
dentada, que comprenden coronas impulsoras que cooperan con un motor
de arrastre y una polea conducida, en una transmisión CVT, y donde
las coronas impulsoras engranan entre sí, y están conectadas
mediante una estructura de cojinete.
Es bien conocido en el arte el poder usarse una
transmisión tipo rueda dentada, para el funcionamiento de un
vehículo de motor, motocicleta o similar. La transmisión conecta el
motor a las ruedas de tracción.
La patente de EE.UU. 3 192 790, revela un
acoplamiento para corona impulsora dentada, acorde con la
reivindicación 1, formado por dos superficies dentadas, aseguradas
al eje del motor impulsor. Un elemento dentado está dispuesto en el
eje impulsor conducido, y se proporciona un piñón, o rueda dentada
intermedia, para transmitir fuerzas entre la rueda dentada
impulsora, y el elemento dentado del eje impulsor. El piñón tiene
dos superficies de rueda dentada, externas, que engranan con la
rueda dentada impulsora. Se proporciona un cojinete, entre los
dientes de rueda dentada, del engranaje de piñón, para permitir el
desplazamiento angular del engranaje de piñón.
Las transmisiones generalmente están compuestas
por un número finito de engranajes, usualmente tres o cuatro. Solo
uno de los engranajes es el más eficiente, de modo que hacer
funcionar el motor en uno de los otros engranajes, reduce
necesariamente la eficiencia. A los efectos de mejorar el
rendimiento del combustible, es preferible una transmisión variable
de forma continua, o CVT (continously variable transmission).
Una CVT es infinitamente variable, de modo que se
hace disponible un amplio rango de relaciones del engranaje, en
comparación con una transmisión de tipo rueda dentada. La
transmisión CVT generalmente comprende un motor de arrastre y una
polea conducida. Las poleas están conectadas mediante una correa
dispuesta alrededor de cada una. Se ha desarrollado diversos tipos
de correas, para su uso en transmisiones continuamente
variables.
Generalmente, las correas CVT tienen una silueta
similar a la de la correa en V. En concreto, son anchas en la parte
superior y estrechas en el fondo, y están diseñadas para ajustar
entre los discos acanalados de la polea, que definen una ranura
angular. La polea sobre la que está encarrilada la correa, se
compone de un disco acanalado móvil y un disco acanalado fijo,
teniendo ambos forma de cono truncado. Generalmente, uno de los
discos acanalados se mueve, mientras que el otro permanece fijo.
Mover un disco acanalado en relación con el otro,
varía de forma eficaz el diámetro eficaz, \phi, de la polea dentro
de la que funciona la correa. Por consiguiente, la velocidad lineal
de la correa es función del diámetro eficaz de la polea, que a su
vez es función de la posición axial de los discos acanalados, unos
en relación con otros.
Aunque las correas CVT del arte previo son
flexibles, cada una tiene también las características no encontradas
en otras correas de transmisión de energía. Por ejemplo, las coreas
son necesarias para tener rigidez inversa. Esto permite que la
correa corra con un diámetro eficaz concreto, sin ser triturada
entre los discos acanalados de la polea.
Puede usarse una corona impulsora, en una polea
de diámetro variable, para cambiar el diámetro eficaz. La correa es
entonces encarrilada sobre la corona impulsora.
En referencia a la relación del arte previo,
entre la polea y la correa, la patente de EE.UU. 5 709 624, de
Donowski, revela una polea de diámetro variable. Una sola corona
impulsora funciona en los discos acanalados de la polea. Una correa
flexible funciona sobre la corona impulsora a través de la polea.
Una correa flexible se mueve sobre la corona impulsora a través de
la polea. Cuando los discos acanalados se mueven uno con respecto a
otro, se cambia el diámetro eficaz de la polea. Puesto que la corona
impulsora soporta las fuerzas transversales, o compresivas, entre
los discos acanalados, la correa no necesita estar diseñada para
recibir estas fuerzas. No obstante, el dispositivo de Donowski se
compone de una sola corona impulsora, usada como una parte de un
sistema impulsor auxiliar, de un motor de combustión interna.
También se necesita un elemento estabilizador, para mantener el eje
de rotación de la corona impulsora, por lo menos sustancialmente,
paralelo al eje de rotación de los elementos de los discos
acanalados. El dispositivo de Donowski tal cual, no permite su uso
en una transmisión CVT.
También representativa del arte previo, es la
patente de EE.UU. 4 875 894, de Clark, que revela una transmisión
continuamente variable. La transmisión comprende un eje de entrada y
uno de salida, que tienen cada uno un conjunto de disco rotatorio.
Los conjuntos de disco rotatorio se componen, cada uno, de pastillas
que forman círculos, que tienen diámetros continuamente variables.
Los conjuntos de discos rotatorios están conectados mediante un
mecanismo de acoplamiento, como es una sola corona de acoplamiento
rígido. La transmisión de potencia tiene lugar entre cada polea, a
través de la rotación de la corona. Este dispositivo no ofrece la
opción de usar correas flexibles para la transmisión de energía, y
necesita en su lugar la corona rígida, para conectar los dos discos.
Esto limita el espacio dentro del que puede trabajar el dispositivo,
generalmente hasta un espacio circular o cuadrado, definido por la
dimensión externa extrema de las poleas.
Lo que se necesita es un acoplamiento para corona
impulsora dentada, que tenga coronas impulsoras cooperantes, que
transmitan potencia por interacción de la rueda dentada. Lo que se
necesita es un acoplamiento para corona impulsora dentada, que tenga
una estructura para conectar de forma mecánica, y orientar
espacialmente, las coronas impulsores. La presente invención
satisface tales necesidades.
El aspecto primario de la invención, es
proporcionar un acoplamiento para corona impulsora dentada, que
tenga coronas impulsoras cooperantes que transmitan energía por
interacción de rueda dentada.
Otro aspecto de la invención, es proporcionar un
acoplamiento para corona impulsora dentada, que tiene una estructura
para conectar mecánicamente, y orientar espacialmente, las coronas
impulsoras.
Se señalará otros aspectos de la invención, o
bien resultarán evidentes, mediante la descripción de la invención y
los dibujos anexos.
La invención se compone de un acoplamiento para
corona impulsora dentada, que comprende: un primer elemento
giratorio que tiene una superficie de soporte; un segundo elemento
giratorio que tiene una superficie de soporte; un tercer elemento
giratorio que tiene una superficie de soporte; un cuarto elemento
giratorio que tiene una superficie de soporte; una estructura que
tiene un primer extremo, un segundo extremo y un eje mayor de la
estructura; donde el primer elemento giratorio y el segundo elemento
giratorio, están montados de forma rotatoria en el primer extremo;
el tercer elemento giratorio y el cuarto elemento giratorio, están
montados de forma rotatoria en el segundo extremo; el primer
elemento giratorio está acoplado al tercer elemento giratorio; y el
segundo elemento giratorio está acoplado el cuarto elemento
giratorio; la superficie de soporte del primer elemento giratorio, y
la superficie de soporte del segundo elemento giratorio, describen
cada una el mismo ángulo comprendido (\alpha) hasta el eje mayor
de la estructura; y la superficie de soporte del tercer elemento
giratorio, y la superficie de soporte del cuarto elemento giratorio,
describen cada una el mismo ángulo comprendido (\alpha) hasta el
eje mayor de la estructura.
La disposición espacial relativa del eje de
rotación de cada conjunto de coronas impulsoras, es mantenida por la
estructura, que a su vez aguanta a las coronas impulsoras en una
relación predeterminada entre los discos acanalados de la polea. Las
coronas impulsoras en la polea del motor de arrastre, giran en el
mismo sentido que la polea del motor de arrastre, mediante contacto
por rozamiento con los lados de los discos acanalados de la polea
del motor de arrastre CVT. Las coronas impulsoras en el lado de la
polea impulsada, rotan en sentido opuesto a las coronas impulsoras
en la polea de arrastre, puesto que engranan juntas. Las coronas
impulsoras conducidas están, por tanto, en contacto por rozamiento
con los lados de los discos acanalados de la polea impulsada,
impulsando de ese modo la polea impulsada. El diámetro, o el radio,
eficaces de cada polea, se ajustan mediante el movimiento de los
discos acanalados de la polea. El movimiento de los discos
acanalados de la polea, provoca que el eje de rotación de cada
conjunto de coronas impulsoras se mueva excéntricamente, con
respecto al eje de rotación de su polea respectiva. Puesto que las
coronas impulsoras están conectadas mecánicamente, las coronas
impulsoras se mueven con la estructura como una unidad, en respuesta
al movimiento de los discos acanalados de la polea, cambiando de ese
modo la relación de transmisión eficaz del engranaje.
Los dibujos anexos, que se incorporan y forman
parte de la especificación, ilustran realizaciones preferidas de la
presente invención y, junto con la descripción, sirven para explicar
los principios de la invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva, de la
invención;
la figura 2 es una vista de una sección
transversal en perspectiva, del acoplamiento para corona impulsora
dentada en las poleas CVT;
la figura 3 es una vista en alzado, del sistema
de corona impulsora dentada;
la figura 4 es una vista en planta superior, de
un sistema de corona impulsora dentada;
la figura 5 es una vista en perspectiva, de la
estructura de cojinete;
la figura 6 es una vista en elevación lateral, de
la estructura de cojinete, y
la figura 7 es una vista en planta superior, de
la estructura de cojinete.
La figura 1 es una vista en perspectiva de la
invención. El corona impulsora dentada CVT se compone de coronas 1,
2, 3, y 4. Las coronas 1, 2 están acopladas, de forma rotatoria, a
las coronas 3, 4 respectivamente, por superficies de engranaje o de
rueda dentada.
Las coronas, o corona, dentados están montadas de
forma rotatoria en la estructura 5. La estructura 5 comprende un
dispositivo de retención del cojinete 9 y 10 en cada extremo,
respectivamente. Los cojinetes 6, 7 están montados en el dispositivo
de retención 9, y los cojinetes 11, 12 están montados en el
dispositivo de retención 10. El soporte 13 de la estructura 5 sujeta
los dispositivos de retención 9 y 10 en una relación adecuada. A su
vez, la corona dentada 1 está montada en el cojinete 6, la corona
dentada 2 está montada en el cojinete 7, la corona dentada 3 está
montada en el cojinete 12, y la corona dentada 4 está montada en el
cojinete 11. Cada corona dentada 1, 2, 3, 4 tiene un eje de
rotación. Los cojinetes 6, 7 y 11, 12 pueden estar compuestos de
cualquier tipo de cojinete adecuado, conocido en el arte,
incluyendo, de forma no limitativa, bola, aguja o manguito.
La figura 2 es una vista en sección transversal
en perspectiva, del acoplamiento para corona impulsora dentada en
las poleas CVT. El sistema inventivo se muestra instalado entre una
polea de arrastre 100, y una polea impulsada 200. Los discos
acanalados de la polea 101, 102 se mueven axialmente M1, para
incrementar o disminuir el espaciado entre los discos acanalados.
Los discos acanalados de polea 201, 202 se mueven axialmente M2,
para incrementar o disminuir el espaciado entre los discos. En cada
caso, cada disco se mueve cooperativamente junto, o por separado. El
movimiento de los discos acanalados de polea CVT, se consigue por
medios conocidos en el arte. Los movimientos M1 y M2 se hacen con
respecto al eje fijo C, lo que significa que cada sección de disco
acanalado se mueve hacia, o lo lejos de, el eje C una cantidad igual
pero opuesta, en comparación con su sección cooperativa del disco
acanalado.
En funcionamiento, la polea 100 rota en el
sentido R1, y la polea 200 rota en el sentido R2. El eje de la polea
100, se proyecta a través del dispositivo de retención 9. El eje de
la polea 200 se proyecta a través del dispositivo de retención 10.
La superficie 33 de la corona dentada 1, véase las figuras 3, 4,
descansa sobre la superficie del disco acanalado 103 a 105. La
superficie 31 de la corona dentada 2, véase las figuras 3, 4,
descansa sobre la superficie del disco acanalado 104 a 106. Este
contacto hace que las coronas dentadas 1, 2 roten en sentido R3, en
coordinación con la polea 100. Cuando las coronas dentadas 1, 2
rotan, están engranadas, o acopladas, de forma rotatoria con las
coronas dentadas 3, 4 respectivamente, haciendo de ese modo que las
coronas dentadas 3, 4, roten en el sentido R4. La superficie 34 de
la corona dentada 3, véase las figuras 3, 4, descansa en la
superficie del disco acanalado 203 a 205. La superficie 32 de la
corona dentada 4, véase figuras 3, 4, descansa en la superficie del
disco acanalado 204 a 206. Este contacto acciona la polea 200,
haciéndola rotar en sentido R2 en coordinación con, y cuando está
impulsada por, las ruedas dentadas 3, 4. Las superficies 31, 32, 33,
34 describen, cada una, un ángulo que permite a cada una apoyarse
adecuadamente sobre la superficie 104, 204, 103, 203,
respectivamente.
Es conocido en el arte, que el radio efectivo de
cada corona de la CVT de corona impulsora dentada, está determinado
por la posición relativa de las secciones de disco acanalado. Cuando
estas secciones de disco acanalado de una polea dada se mueven
juntas, al radio eficaz se incrementará, cuando el eje de rotación
de las coronas dentadas es forzado a moverse a lo lejos respecto del
eje de rotación de la polea. A la inversa, cuando las secciones del
disco acanalado se mueven por separado, el radio eficaz disminuirá,
cuando el eje rotacional de las coronas dentadas se mueve hacia el
eje de rotación de la polea.
La figura 3 es una vista en alzado lateral, del
acoplamiento para corona impulsora dentada. La superficie de soporte
31 contacta una superficie de disco acanalado 104, véase la figura
2. La superficie de soporte 32 contacta una superficie de disco
acanalado 204. La corona dentada 2 corre sobre el cojinete 7. La
corona dentada 4 corre sobre el cojinete 11.
La figura 4 es una vista en planta superior, del
acoplamiento para corona impulsora dentada. La corona dentada 1 se
compone de una superficie dentada 21. La corona dentada 2 se compone
de una superficie dentada 22. La corona dentada 3 se compone de una
superficie dentada 23. La corona dentada 4 se compone de una
superficie dentada 24. El soporte 13 conecta, de forma fija, el
dispositivo de retención 9 al dispositivo de retención 10 sujetando,
de ese modo, las coronas dentadas 1, 2 en una relación engranada
adecuada con las coronas dentadas 3, 4, respectivamente. Las
superficies 21, 22, 23, y 24 pueden comprender cualquier perfil de
engranaje conocido en el arte, incluido, de forma no limitativa, el
helicoidal, en puntal, o en ángulo.
En una realización alternativa, las superficies
21, 22, 23, 24 son planas. En esta realización alternativa, las
superficies de corona acopladas de forma rotatoria, transmiten
energía por medio de un alto coeficiente de rozamiento en cada
superficie.
La figura 5 es una vista en perspectiva de la
estructura de cojinete. La figura 5 se compone del dispositivo de
retención 9, y el dispositivo de retención 10, conectados de forma
fija por el soporte 13. El dispositivo de retención 9 comprende las
superficies de montaje del cojinete 41, 42, sobre las que están
montados, respectivamente, los cojinetes 6, 7. El dispositivo de
retención 10 comprende las superficies de montaje del cojinete 43,
44, sobre las que están montados, respectivamente, los cojinetes 12,
11.
La figura 6 es una vista lateral en alzado, de la
estructura de cojinete. El dispositivo de retención 9 y el
dispositivo de retención 10, están alineados axialmente con, y
conectados a, el soporte 13.
La figura 7 es una vista en planta, superior, de
la estructura de cojinete. El borde externo 45, 46 del dispositivo
de retención 9, describe un ángulo \alpha con el eje mayor A. Los
bordes externos 47, 48 del dispositivo de retención 10, también
describen un ángulo \alpha con el eje mayor A. El ángulo \alpha
es ligeramente menor que ½ del valor de un ángulo incluido entre las
superficies internas de un disco acanalado de polea, en el que el
acoplamiento funciona para asegurar el contacto adecuado, entre la
corona dentada y el disco acanalado de la polea. Es decir, esta
relación en ángulo asegura el contacto adecuado a 105, 106 y 205,
206, como se muestra en al figura 2. En ángulo \alpha pude
especificarse para adecuarse a las características físicas de una
polea concreta.
Aunque aquí se ha descrito una sola forma de la
invención, será obvio para aquellas personas cualificadas en el
arte, que puede hacerse variaciones en la construcción y en la
relación de las partes, sin apartarse del alcance de la invención
tal como se define en las reivindicaciones.
Claims (5)
1. Un acoplamiento para corona impulsora dentada,
que comprende:
un primer elemento giratorio (1), que tiene una
superficie de soporte (33);
un segundo elemento giratorio (2), que tiene una
superficie de soporte (31);
un tercer elemento giratorio (3), que tiene una
superficie de soporte (34);
un cuarto elemento giratorio (4), que tiene una
superficie de soporte (32);
una estructura (9) que tiene un primer extremo,
un segundo extremo y un eje mayor de la estructura (A), donde:
el primer elemento giratorio (1) y el segundo
elemento giratorio (2), están montados de forma giratoria al primer
extremo; y
el tercer elemento giratorio (3) y el cuarto
elemento giratorio (4), están montados de forma giratoria al segundo
extremo;
el primer elemento giratorio (1), está acoplado
al tercer elemento giratorio (3);
el segundo elemento giratorio (2), está acoplado
el cuarto elemento giratorio (4);
caracterizada porque la superficie de
soporte del primer elemento giratorio (33), y la superficie de
soporte del segundo elemento giratorio (31), describen, cada una, un
ángulo comprendido (\alpha) hasta el eje mayor de la estructura
(A);
la superficie de soporte del tercer elemento
giratorio (34), y la superficie de soporte del cuarto elemento
giratorio (32), describen, cada una, un ángulo comprendido
(\alpha) hasta el eje mayor de la estructura (A).
2. Un acoplamiento para corona impulsora dentada,
como el de la reivindicación 1, en el que:
el primer elemento giratorio (1) y el segundo
elemento giratorio (2), son adyacentes entre sí; y
el tercer elemento giratorio (3) y el cuarto
elemento giratorio (4), son adyacentes entre sí.
3. Un acoplamiento para corona impulsora dentada,
como el de la reivindicación 2, en el que;
el primer elemento giratorio (1) y el tercer
elemento giratorio (3), están acoplados uno a otro mediante
superficies de engranaje (21, 23); y
el segundo elemento giratorio (2) y el cuarto
elemento giratorio (4), están acoplados uno a otro mediante
superficies de engranaje (22, 24).
4. Un acoplamiento para corona impulsora dentada,
como el de la reivindicación 2, en el que;
el primer elemento giratorio (1) y el tercer
elemento giratorio (2), están acoplados uno a otro mediante
superficies de fricción (21, 23); y
el segundo elemento giratorio (3) y el cuarto
elemento giratorio (4), están acoplados uno a otro mediante
superficies de fricción (22, 24).
5. El acoplamiento para corona impulsora dentada
de cualquier reivindicación precedente, en el que cada elemento
giratorio (1, 2, 3, 4) comprende una corona.
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