ES2243734T3 - Engranaje planetario de ruedas de friccion para transformar un movimiento giratorio en un movimiento de vaiven con frecuencia reducida. - Google Patents
Engranaje planetario de ruedas de friccion para transformar un movimiento giratorio en un movimiento de vaiven con frecuencia reducida.Info
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Abstract
Engranaje (1) con un árbol (3), preferiblemente un árbol de salida (3) de un motor eléctrico (5), y con cuerpos rotativos accionados (15) que están acoplados con el árbol (3) del engranaje, los cuales cooperan en dirección radial con el árbol del engranaje mediante aplicación a este árbol, y en la dirección axial del árbol del engranaje cooperan con un cuerpo de pista de rodadura superior móvil en la dirección axial y solicitado hacia los cuerpos rotativos accionados (15), presentando una zona de cooperación del árbol del engranaje una sección transversal de forma circular, caracterizado porque una pista de rodadura (20) del cuerpo de pista de rodadura (13) está estructurada en cualquier caso en altura por todo su perímetro con respecto a una trayectoria circular de circulación de los cuerpos rotativos accionados (15) de tal manera que en la dirección del árbol del engranaje resulta un movimiento de vaivén del cuerpo de pista de rodadura 13).
Description
Engranaje planetario de ruedas de fricción para
transformar un movimiento giratorio en un movimiento de vaivén con
frecuencia reducida.
La invención concierne, en primer lugar, a un
engranaje con un árbol, preferiblemente un árbol de salida de un
motor eléctrico, y con cuerpos rotativos accionados que están
acoplados con el árbol del engranaje, de conformidad con las
características según el preámbulo de la reivindicación 1.
Tales engranajes son conocidos y se utilizan
generalmente en máquinas eléctricas. El documento
US-A-4052915 es el estado de la
técnica más próximo.
En vista del estado de la técnica anteriormente
descrito, una problemática técnica de la invención reside en
perfeccionar de manera ventajosa un engranaje de la clase que aquí
se está considerando.
Esta problemática se resuelve en primer lugar y
sustancialmente por el objeto de la reivindicación 1, en donde se
consigna que los cuerpos rotativos accionados cooperan en dirección
radial con el árbol del engranaje mediante aplicación a este árbol,
y en la dirección axial del árbol del engranaje cooperan con un
cuerpo de pista de rodadura (superior) móvil en la dirección axial
y pretensado o solicitado hacia los cuerpos rotativos accionados,
estando estructurada en el sentido de la altura una pista de
rodadura del cuerpo de pista de rodadura en todo su perímetro, en
cualquier caso con respecto a una pista circular de rotación de un
cuerpo rotativo accionado. Además, se prefiere que una zona de
cooperación del árbol de salida con los cuerpos rotativos accionados
presente una sección transversal de forma circular. Como
consecuencia de esta configuración, se crea un engranaje por medio
del cual un movimiento de rotación del árbol del engranaje es
transformado en un movimiento axial del cuerpo de pista de rodadura
coaxialmente al árbol del engranaje. En particular, se consigue
también una reducción de altos números de revoluciones del árbol
del engranaje a un bajo número de revoluciones de circulación de
uno o de los cuerpos rotativos accionados o bien de una jaula, tal
como se explica aún más adelante, en la que están alojados el cuerpo
o los cuerpos rotativos accionados. El engranaje, que en un sentido
más estricto puede clasificarse también como engranaje de rueda de
fricción, especialmente como engranaje planetario de rueda de
fricción, proporciona especialmente también una transformación del
movimiento de rotación del árbol del engranaje en un movimiento de
vaivén de una pista de rodadura. En concreto, se trata de un
movimiento de vaivén en la dirección del árbol del engranaje.
Sin embargo, la invención abarca también la
inversión del movimiento, es decir, la transformación de un
movimiento de vaivén por medio de tal engranaje en un movimiento de
giro. El árbol del engranaje es entonces - considerado desde el
engranaje - un árbol de salida.
Mediante la solicitación del cuerpo de pista de
rodadura contra los cuerpos rotativos accionados se proporciona una
aplicación constante de los cuerpos rotativos accionados contra la
pista de rodadura. Dado que esta última está estructurada en el
sentido de la altura, resultan diferentes posiciones axiales del
cuerpo de pista de rodadura en dependencia de la posición de
circulación de los cuerpos rotativos accionados. De manera
correspondiente, el movimiento de giro del árbol de salida es
transformado en un movimiento de bombeo del cuerpo de pista de
rodadura. En este caso, el engranaje es de estructura sencilla,
pudiendo preverse el motor eléctrico que acciona preferiblemente al
árbol del engranaje y la superficie de pistón formada, por ejemplo,
directamente por los cuerpos de pista de rodadura en disposición
axial consecutiva en una carcasa. Como consecuencia de esto, se
puede materializar una carcasa del aparato a manera de barra.
En una configuración del cuerpo de pista de
rodadura como pistón, el engranaje según la invención puede
instalarse, por ejemplo, en una bomba de inyección o en una bomba
de aire eléctricamente accionable. Son imaginables también
aplicaciones en las que se consigue a través del pistón o el cuerpo
de pista de rodadura un aumento de una presión de aceite para
accionar herramientas hidráulicas o mecánicas. Además, son
imaginables también aplicaciones generadoras de vibraciones, tal
como, por ejemplo, en el caso de una disposición del engranaje
según la invención en una máquina limpiadora o pulidora, pudiendo
hacerse girar una herramienta correspondiente a través del árbol del
engranaje y generándose la vibración (axial) de la herramienta
accionada a través de los cuerpos rotativos accionados que actúan
sobre la pista de rodadura y/o a través del movimiento de vaivén
del cuerpo de pista de rodadura inherente a esto y eventualmente
asistido por muelle.
De manera ventajosa, la invención puede
utilizarse en un motor con un árbol de salida, preferiblemente un
motor eléctrico, presentando el árbol de salida una disposición de
apoyo. Para mejorar un motor, preferiblemente un motor eléctrico de
la clase aquí considerada, respecto de la disposición de apoyo del
árbol de salida, se propone que la disposición de apoyo esté
constituida por cuerpos rotativos accionados cooperantes
directamente con el árbol de salida, cuyos cuerpos rotativos
accionados cooperen con un cuerpo de pista de rodadura superior y/o
un cuerpo de pista de rodadura inferior. Como consecuencia de esta
configuración, se proporciona una disposición de apoyo del árbol de
salida que se caracteriza por una estructura sencilla. En este caso,
los cuerpos rotativos accionados están acoplados con el árbol de
salida. Se manifiesta como especialmente ventajosa esta
configuración de la disposición de apoyo cuando los cuerpos
rotativos accionados cooperen en la dirección axial del árbol de
salida con un cuerpo de pista de rodadura superior móvil en la
dirección axial y pretensado o solicitado hacia los cuerpos
rotativos accionados, estando estructurada en altura una pista de
rodadura del cuerpo de pista de rodadura en todo su perímetro. Como
consecuencia de esto, mediante la disposición elegida se consigue no
sólo una disposición de apoyo del árbol de salida, sino también una
multiplicación del movimiento de giro del árbol de salida
trasformándolo en un movimiento de vaivén del cuerpo de pista de
rodadura, especialmente del cuerpo de pista de rodadura superior,
de modo que se crea con ello, por ejemplo, una bomba accionada por
motor eléctrico o un generador de vibraciones.
Las ventajas y perfeccionamientos que se exponen
seguidamente se refieren a un engranaje con un árbol según la
reivindicación 1, que puede combinarse ventajosamente con un motor
dotado de un árbol de salida. En aras de una mayor sencillez, el
árbol del motor o del engranaje se designa continuamente en lo que
sigue como árbol del engranaje (siempre que no se aluda
reiteradamente a la alternativa de cada caso).
Así, en un perfeccionamiento ventajoso se ha
previsto que la pista de rodadura del cuerpo de pista de rodadura
superior, es decir, del cuerpo de pista de rodadura dispuesto en el
lado de los cuerpos rotativos accionados alejado del motor
eléctrico, discurra inclinada hacia el árbol del engranaje (visto
desde el motor eléctrico en dirección al cuerpo de pista de
rodadura superior), encerrando dicha pista de rodadura un ángulo
agudo en sección transversal con el eje longitudinal del árbol del
engranaje, considerado hacia el extremo libre del árbol del
engranaje. Como consecuencia de esto, la pista de rodadura forma
una superficie cónica que conduce a un contacto puntiforme o, en
sentido estricto, elíptico entre los cuerpos rotativos accionados y
la pista de rodadura. A este respecto, se ha previsto
preferiblemente que la estructuración en altura esté dispuesta con
respecto a un círculo concéntrico al árbol del engranaje. Así, por
ejemplo, la pista de rodadura del cuerpo de pista de rodadura se ha
producido por medio de una fresa, pero se extiende apartándose de
una forma circular.
El elemento - el cuerpo de pista de rodadura -
que presenta la superficie cónica, es decir, la pista de rodadura,
es desviado, debido a la carga aplicada al lado posterior, en
dirección a los cuerpos rotativos accionados. Respecto de la
configuración de los cuerpos rotativos accionados, se ha previsto
preferiblemente que estos estén configurados en forma de discos.
Son imaginables también, por ejemplo, cuerpos rotativos accionados
de forma esférica. Particularmente en el caso de una configuración
en forma de disco se manifiesta además como ventajoso que los
cuerpos rotativos accionados estén mantenidos en una jaula en
posiciones diametralmente enfrentadas respecto del árbol del
engranaje. Como consecuencia de esta configuración, se asegura la
solicitación radialmente alineada del árbol del engranaje o del
árbol de salida.
Se manifiesta también como especialmente
ventajoso que los cuerpos rotativos accionados cooperen con un
cuerpo de pista de rodadura inferior en posiciones enfrentadas, es
decir, eventualmente por el lado de accionamiento o del motor. Como
consecuencia de esto, los cuerpos rotativos accionados están
aprisionados entre dos cuerpos de pista de rodadura, considerado en
dirección axial, bajo una solicitación por ambos lados de la pista
de rodadura asociada. En este caso, se prefiere también que la pista
de rodadura del cuerpo de pista de rodadura inferior discurra
inclinada hacia el árbol del engranaje, encerrando dicha pista un
ángulo agudo en sección transversal con el eje longitudinal del
árbol del engranaje o del árbol de salida, considerado hacia el
extremo del lado del motor del árbol del engranaje o del árbol de
salida. Los ángulos de inclinación de las pistas de rodadura de los
cuerpos de pista de rodadura superior e inferior pueden constituir
en este caso ángulos diferentes con el eje longitudinal del árbol
del engranaje, pudiendo ascender hasta 90º el ángulo de la pista de
rodadura del cuerpo de pista de rodadura inferior con el eje
longitudinal del árbol del engranaje. A este respecto, es imaginable
también que la pista de rodadura del cuerpo de pista de rodadura
inferior sea de construcción uniforme en el sentido de la altura,
de modo que esta pista de rodadura ejerza la función de una
superficie de apoyo inferior uniforme en la dirección de circulación
de los cuerpos rotativos accionados. Sin embargo, puede estar
previsto alternativamente que la pista de rodadura del cuerpo de
pista de rodadura inferior esté estructurada en el sentido de la
altura por todo su perímetro. Conforme a la configuración de la
pista de rodadura del cuerpo de pista de rodadura superior, se ha
conformado también preferiblemente en el cuerpo de pista de
rodadura inferior una superficie cónica que conduce a un contacto
puntiforme o, en sentido estricto, elíptico entre el borde de los
cuerpos rotativos accionados y la pista de rodadura. Como
consecuencia de esto, el cuerpo de pista de rodadura superior no
sólo es desviado en dirección axial por los cuerpos rotativos
accionados, sino que, además, debido a la estructuración en altura
de la pista de rodadura inferior, mueve también a manera de
oscilador a los propios cuerpos rotativos accionados y con éstos al
cuerpo de pista de rodadura superior en sentido contrario a la
solicitación o pretensado. Este es un movimiento axial en vaivén.
El cuerpo de pista de rodadura inferior es independiente de si está
estructurado en altura también en su pista de rodadura,
sustancialmente en lo que se refiere al movimiento de rodamiento de
un cuerpo rotativo accionado, puesto que un cuerpo rotativo
accionado se apoya sobre el cuerpo de pista de rodadura inferior en
el curso de un rodamiento y elevación del cuerpo de pista de
rodadura superior. Los esfuerzos del cuerpo de pista de rodadura se
distribuyen sobre ambos cuerpos rotativos opuestos.
Según una ejecución, los dos cuerpos de pista de
rodadura están dispuestos solidarios en rotación con respecto al
árbol de salida y a los cuerpos rotativos accionados. Sin embargo,
para ofrecer una regulación de la carrera, se ha previsto en una
ejecución ventajosa que, en cualquier caso en el que exista una
estructuración en altura de los cuerpos de pista de rodadura
inferior y superior, estos cuerpos de pista de rodadura sean
ajustables uno con respecto a otro en dirección periférica. Una
estructuración en altura de la pista de rodadura del cuerpo de pista
de rodadura inferior conduce también a una solicitación del árbol
del engranaje en dirección axial debido al movimiento axial
inherente durante el funcionamiento de los cuerpos de pista de
rodadura. Para poner remedio a esta situación puede estar previsto
también un árbol axialmente móvil, eventualmente debido a un
acoplamiento de árbol correspondiente.
Respecto de la cooperación de los cuerpos
rotativos accionados y el árbol del engranaje o el árbol de salida,
se propone que un cuerpo rotativo accionado presente una superficie
de acoplamiento con el árbol que se extienda paralelamente al eje
del árbol del engranaje o del árbol de salida. Así, a este
respecto, puede efectuarse un arrastre de rozamiento de los cuerpos
rotativos accionados por medio del árbol del engranaje o el árbol
de salida. Además, se ha previsto que un cuerpo rotativo accionado
presente una superficie de acoplamiento con la pista de rodadura que
se extienda bajo un mismo ángulo con el árbol del engranaje que la
pista de rodadura del cuerpo de pista de rodadura asociado con el
árbol del engranaje. Como consecuencia de esto, preferiblemente en
el caso de una configuración en forma de disco de los cuerpos
rotativos accionados, éstos están biselados en la zona de los
cantos de borde periféricos. Sin embargo, como alternativa, puede
estar previsto también que un cuerpo rotativo accionado coopere con
la pista de rodadura del cuerpo de pista de rodadura asociado por
medio de un canto de borde que actúe como superficie de
acoplamiento con la pista de rodadura. Asimismo, puede estar
previsto también que el canto de borde presente en sección
transversal la configuración de un canto de borde curvado, por
ejemplo curvado en forma de segmento circular. En este caso, se
obtiene un emparejamiento de rodamiento especialmente ventajoso en
cooperación con la pista de rodadura del cuerpo de pista de
rodadura que discurre cóncava en dirección periférica.
Otra forma de ejecución alternativa prevé que el
árbol del engranaje o árbol de salida presente un dentado periférico
que engrane con un dentado periférico de los cuerpos rotativos
accionados. Los cuerpos rotativos accionados conformados de esta
manera pueden estar sujetos también en una jaula en posiciones
diametralmente opuestas con respecto al árbol del engranaje o el
árbol de salida. Por el contrario, es posible también que los
cuerpos rotativos accionados engranen con un dentado interior de un
cuerpo anular que da alojamiento a los cuerpos rotativos accionados
y al árbol del engranaje. Se garantiza también de este modo la
solicitación radialmente alineada del árbol del engranaje o del
árbol de salida. Para conseguir un aumento de frecuencia del
movimiento oscilante en proporción a un número de revoluciones
predeterminado del árbol del engranaje o del árbol de salida,
pueden estar previstos tres o más cuerpos rotativos accionados.
Conforme al número de cuerpos rotativos accionados, la pista de
rodadura del cuerpo de pista de rodadura superior y eventualmente
la pista de rodadura del cuerpo de pista de rodadura inferior están
estructuradas en el sentido de la altura. Se puede conseguir una
prolongación adicional de la carrera haciendo que estén previstas
axialmente una tras otra dos o más unidades de cuerpos rotativos
accionados y un cuerpo de pista de rodadura superior.
El engranaje según la invención es de estructura
manifiestamente sencilla. Tanto los cuerpos rotativos accionados
como los cuerpos de pista de rodadura que presentan pistas de
rodadura de conformación preferiblemente cónica se pueden producir
en forma sencilla. Resulta también una mayor estabilidad de marcha
en comparación con engranajes conocidos. Es ventajoso también el
hecho de que es posible un movimiento de forma puramente
sinusoidal. El engranaje presenta también un peso relativamente bajo
y una ocupación de espacio favorable. Para compensar una potencia
de pérdida involuntaria debido a un efecto de bombeo durante el
movimiento oscilante del cuerpo de pista de rodadura superior y
eventualmente de los cuerpos rotativos accionados, el cuerpo de
pista de rodadura superior axialmente móvil puede estar provisto de
lumbreras orientadas según la extensión longitudinal del árbol del
engranaje. La carrera del cuerpo de pista de rodadura superior
corresponde de preferencia aproximadamente a una décima hasta una
trigésima parte del diámetro del pistón, es decir, del diámetro del
cuerpo de pista de rodadura. Cuando el cuerpo de pista de rodadura
superior deba servir al mismo tiempo de pistón configurado en forma
cerrada, se prevé convenientemente una ventilación correspondiente
en dirección radial. Por ejemplo, en una pared radialmente
circundante del engranaje puede estar formada una abertura de
ventilación.
Se explica seguidamente la invención con más
detalle haciendo referencia al dibujo adjunto, que representa
únicamente varios ejemplos de ejecución. Muestran:
La Figura 1, una representación en perspectiva
parcialmente cortada de un engranaje según la invención en una
primera forma de ejecución, con disposición del mismo en un aparato
de prensado hidráulico;
la Figura 2, el corte longitudinal del aparato de
prensado con engranaje según la Figura 1;
la Figura 3, el corte según la línea
III-III de la Figura 2;
la Figura 4, el engranaje de la primera forma de
ejecución en una representación de despiece en perspectiva;
la Figura 5, una representación ampliada en corte
longitudinal del engranaje, concerniente a la posición más inferior
de un cuerpo de rodadura superior que forma un pistón;
la Figura 6, el corte según la línea
VI-VI de la Figura 5;
la Figura 7, el corte según la línea
VII-VII de la Figura 5;
la Figura 8, una representación correspondiente a
la Figura 5, pero concerniente a la posición de punto muerto
superior del cuerpo de pista de rodadura superior;
la Figura 9, el corte según la línea
IX-IX de la Figura 8;
la Figura 10, el corte según la línea
X-X de la Figura 8;
la Figura 11, una representación de despiece en
perspectiva de un engranaje en una segunda forma de ejecución;
la Figura 12, una representación correspondiente
a la Figura 5, pero concerniente a la segunda forma de ejecución,
con una carrera cero ajustada;
la Figura 13, el corte según la línea
XIII-XIII de la Figura 12;
la Figura 14, el corte según la línea
XIV-XIV de la Figura 12;
la Figura 15, una representación en corte
correspondiente a la Figura 12, pero según una posición de los
cuerpos rotativos accionados desplazada en 90º en torno a un eje de
salida;
la Figura 16, el corte según la línea
XVI-XVI de la Figura 15;
la Figura 17, el corte según la línea
XVII-XVII de la Figura 15;
las Figuras 18 a 23, representaciones según las
Figuras 12 a 17, pero con una semicarrera máxima ajustada;
las Figuras 24 a 29, otras representaciones según
las Figuras 12 a 17, pero con ajuste de una carrera máxima;
la Figura 30, otra representación de despiece en
perspectiva de una forma de ejecución alternativa del engranaje;
la Figura 31, un corte longitudinal del engranaje
según la Figura 30 con un cuerpo de pista de rodadura superior en
una posición de punto muerto superior;
la Figura 32, el corte según la línea
XXXII-XXXII de la Figura 31;
la Figura 33, el corte según la línea
XXXIII-XXXIII de la Figura 31;
las Figuras 34 a 36, representaciones según las
Figuras 31 a 33, pero concernientes a la posición de punto muerto
inferior del cuerpo de pista de rodadura superior;
la Figura 37, otra ejecución alternativa del
engranaje en una representación de despiece;
la Figura 38, un corte longitudinal del engranaje
de la forma de ejecución según la Figura 37;
la Figura 39, el corte según la línea
XXXIX-XXXIX de la Figura 38;
la Figura 40, el corte según la línea
XL-XL de la Figura 38;
la Figura 41, un corte longitudinal del engranaje
desplazado en 90º con respecto a la representación de la Figura
38;
la Figura 42, otra forma de ejecución del
engranaje en representación de despiece;
la Figura 43, un corte longitudinal del engranaje
según la Figura 42;
la Figura 44, el corte según la línea
XLIV-XLIV de la Figura 43;
la Figura 45, el corte según la línea
XLV-XLV de la Figura 43;
las Figuras 46 a 48, representaciones según las
Figuras 43 a 45, pero después de un desplazamiento de los cuerpos
rotativos accionados en torno a un árbol del engranaje;
las Figuras 49 a 51, otras representaciones según
las Figuras 43 a 45, pero después de un desplazamiento adicional de
los cuerpos rotativos accionados;
la Figura 52, una representación esquemática de
la producción de un cuerpo de pista de rodadura con una
estructuración en altura; y
la Figura 53, una representación correspondiente
a la Figura 5 con un aprovechamiento en el árbol de la reducción
del número de revoluciones.
Se representa y describe en primer lugar con
referencia a las Figuras 1 a 3 un engranaje 1 según la invención en
una disposición a título de ejemplo en un aparato de prensado
hidráulico 2.
Este último presenta un motor eléctrico 5
provisto de un árbol de engranaje 3 y alimentado por medio de un
acumulador 4 en la forma de ejecución representada. La asociación
del acumulador 4 con el aparato de prensado 2 está representado de
forma solamente esquemática en la Figura 1.
Por medio del motor eléctrico 5 se mueve un
pistón 6 en el aparato de prensado 2 por efecto de un aumento de
presión de aceite en contra de la fuerza de un muelle de compresión
7. Con el pistón 6 está unido a través de un vástago de pistón 8 una
mordaza de prensado desplazable 9 que es desplazada en el curso del
proceso de prensado en dirección a una mordaza de prensado
estacionaria 10.
Mediante la configuración del engranaje 1 según
la invención, que se describe seguidamente con más detalle, se
consigue una conversión del movimiento de rotación del árbol 3 del
engranaje accionado por el motor eléctrico 5 en un movimiento de
bombeo oscilante de un pistón de bombeo 34. Este movimiento de
bombeo en vaivén se produce en la dirección axial del árbol 3 del
engranaje, con lo que se hace posible una configuración en forma de
barra del aparato accionado (aquí el aparato de prensado 2).
Además, el engranaje según la invención puede
utilizarse también en otros aparatos en los que deba conseguirse un
movimiento de bombeo, tal como, por ejemplo, bombas de inyección o
en bombas de aire accionadas por motor eléctrico. Por otra parte,
el movimiento oscilante del cuerpo del engranaje puede aprovecharse
también para la generación de vibraciones, por ejemplo en máquinas
limpiadoras o pulidoras.
Las Figuras 4 a 8 muestran una primera forma de
ejecución del engranaje según la invención. Este se compone
sustancialmente de un cuerpo de pista de rodadura inferior 12
dispuesto en una carcasa envolvente cilíndrica circular 11, un
cuerpo de pista de rodadura superior 13 y dos cuerpos rotativos
accionados 15 dispuestos entre los cuerpos de pista de rodadura 12
y 13 y sujetos en una jaula 14.
Los cuerpos de pista de rodadura 12 y 13 están
sujetos solidariamente en rotación en la carcasa 11 con orientación
coaxial con respecto al árbol 3 del engranaje del motor eléctrico,
para lo cual, en el ejemplo de ejecución, un pasador de bloqueo 16
está colocado con acción de bloqueo por el lado de medio perímetro
en unas entalladuras 17 de los cuerpos de pista de rodadura 12, 13
orientadas en dirección paralela al eje de giro y en posición
enfrentada por el lado del semiperímetro en una ranura
correspondientemente orientada 18 de la pared interior de la carcasa
11.
Cada cuerpo de pista de rodadura 12, 13 presenta
pistas de rodadura 19, 20 que están vueltas una hacia otra.
Entre el cuerpo de pista de rodadura inferior 12
vuelto hacia el motor eléctrico 5 y el cuerpo de pista de rodadura
superior 13 alejado del motor eléctrico 5 están dispuestos los
cuerpos rotativos accionados 15, los cuales están configurados en
forma de disco, estando los ejes de rotación de estos cuerpos
rotativos accionados 15 orientados en dirección paralela al eje
longitudinal x del árbol de salida 3.
Los cuerpos rotativos accionados 15 cooperan en
ambos lados con sus cantos de borde periféricos con las respectivas
pistas de rodadura asociadas 19, 20 de los cuerpos de pista de
rodadura 12, 13.
Como se ha mencionado, los cuerpos rotativos
accionados 15 están sujetos en una jaula 14 de tal manera que éstos
quedan diametralmente enfrentados con respecto al árbol 3 del
engranaje. La jaula 14 gira de manera correspondiente junto con los
cuerpos de pista principal en torno al árbol del engranaje. El
número de revoluciones de la jaula es reducido de manera
correspondiente con respecto al número de revoluciones de los
cuerpos rotativos. Esto puede aprovecharse también en el aspecto
constructivo, tal como se desprende, por ejemplo, del ejemplo de
ejecución de la Figura 53.
La Figura 53 ofrece una representación
correspondiente a la Figura 5, pero el cuerpo de rodadura 13 está
configurado únicamente como un anillo periférico y un árbol hueco
35, amarrado en la jaula 14 o unido sólidamente con ésta, atraviesa
el cuerpo de pista de rodadura 13 hacia fuera. El árbol hueco 35
puede ser aprovechado cuando la velocidad periférica de la jaula
14, menor en comparación del árbol 3, debe ser utilizada para otros
fines y también el árbol 3 debe ser utilizado al mismo tiempo
(introducido a través del árbol hueco). Si no se quiere utilizar
también al mismo tiempo el árbol 3, el árbol hueco 35 no tiene que
estar configurado como árbol hueco. Puede estar configurado
entonces también como un árbol macizo.
El árbol 3 del engranaje atraviesa el fondo 21
del cuerpo de pista de rodadura inferior y pasa también por el
centro de la jaula 14, proyectándose un extremo 23 del árbol de
salida por detrás de la jaula 14 hasta más allá de ésta.
El fondo 22 del cuerpo de pista de rodadura
superior 13 presenta en el centro, es decir, en prolongación axial
del árbol de salida 3, un taladro 24 adaptado al diámetro del
árbol.
Los cuerpos rotativos accionados 15 presentan
cada uno de ellos una superficie 25 de engrane con el árbol que
está formada por la superficie envolvente periférica y que se
extiende paralela al eje longitudinal x del árbol de salida 3. Estas
superficies de acoplamiento 25 y también la superficie del árbol de
salida 3 están configuradas en forma de una superficie lisa, como
consecuencia de lo cual la cooperación del árbol de salida 3 y los
cuerpos rotativos accionados 15 se efectúa por efecto de
rozamiento.
El árbol 3 del engranaje presenta una sección
transversal de forma circular en la zona de la cooperación con los
cuerpos rotativos accionados 15. Debido al movimiento oscilante de
los cuerpos rotativos accionados 15 con relación al árbol 3 del
engranaje, la zona de cooperación entre el árbol de salida 3 y los
cuerpos rotativos accionados 5 es correspondientemente mayor
(longitud axial) que la altura (longitud axial) de la superficie 25
de acoplamiento con el árbol de los cuerpos rotativos accionados 15.
Los cuerpos rotativos accionados 15 están aplicados constantemente
al árbol 3 del engranaje durante un ciclo completo del movimiento
oscilante por medio de las superficies 25 de acoplamiento con el
árbol 3. El árbol 3 del engranaje tiene la misma sección
transversal de forma circular en la zona de cooperación,
preferiblemente también más allá de ella y más preferiblemente en
toda su longitud.
Las pistas de rodadura 19, 20 de los dos cuerpos
de pista de rodadura 12, 13 discurren inclinadas hacia el árbol 3
del engranaje, encerrando la pista de rodadura 19 del cuerpo de
pista de rodadura inferior 12 en sección transversal con el eje
longitudinal x del árbol 3 del engranaje un ángulo agudo \alpha y
encerrando la pista de rodadura 20 del cuerpo de pista de rodadura
superior 13, considerado hacia el extremo del lado del motor del
árbol 3 del engranaje, y encerrando la pista de rodadura 20 del
cuerpo de pista de rodadura superior 13, también en sección
transversal, con el eje longitudinal x del árbol 3 del engranaje un
ángulo agudo \beta, considerado hacia el extremo libre 23 del
árbol 3 del engranaje. En el ejemplo de ejecución los ángulos
\alpha y \beta se han elegido cada uno con un valor de
aproximadamente 45º.
Como consecuencia de esta configuración de las
pistas de rodadura 19, 20, están conformadas unas superficies
cónicas con las cuales cooperan los cantos de borde periféricos de
los cuerpos rotativos accionados 15. Estos cantos de borde, que
forman superficies 26 de acoplamiento con la pista de rodadura están
preferiblemente biselados (como se ha representado), de modo que
las superficies de acoplamiento 26 se extienden bajo un mismo
ángulo con el árbol 3 del engranaje que el ángulo que forman las
pistas de rodadura asociadas 19 ó 20 con el árbol 3 del
engranaje.
Además, el cuerpo de pista de rodadura superior
13 está sujeto de forma desplazable en dirección axial en la
carcasa envolvente 11, estando pretensado ésta en dirección al
cuerpo rotativo accionado 15. Utilizando el engranaje 1 en un
aparato de prensado 2 como el descrito al principio se consigue
este pretensado por efecto del muelle de compresión 35 que actúa
sobre el pistón de bombeo 34. En principio, puede ser suficiente
también la fuerza del peso de una pieza que actúe sobre el cuerpo de
pista de rodadura superior.
Debido a este pretensado del cuerpo de pista de
rodadura superior 13, los cuerpos rotativos accionados 15 están
solicitados siempre en dirección axial hacia dentro, de modo que
queda garantizado el acoplamiento de rozamiento entre éstos y el
árbol 3 del engranaje.
La pista de rodadura 19 del cuerpo de pista de
rodadura inferior 12 está fresada en el cuerpo de pista de rodadura
12 de manera de manera correspondiente a una forma circular,
referido a una vista en planta. Como consecuencia de esto, las
superficies 26 de acoplamiento con la pista de rodadura de los
cuerpos rotativos accionados 15 cooperan con una vía de circulación
de forma circular de la pista de rodadura inferior 19.
Cuando la pista de rodadura 20 del cuerpo de
pista de rodadura superior 13 se ha fabricado igual que la pista de
rodadura inferior 19, es decir, con forma circular en vista en
planta, se materializa entonces por medio de esta disposición un
conjunto de apoyo del árbol (de accionamiento) que se puede
producir de manera sencilla, ofrece un montaje favorable y es
independiente de las tolerancias. Además, para establecer por medio
de esta disposición también una bomba de pistón o un generador de
vibraciones, la pista de rodadura 20 del cuerpo de pista de rodadura
superior 13 se ha producido, por ejemplo por medio de una fresa,
con una forma que se aparta de una forma circular, con lo que se
obtiene en una disposición como la representada una vista en planta
elíptica de la pista de rodadura superior 20, y esto con un ángulo
de cono \beta siempre constante con respecto al árbol 3 del
engranaje. Como consecuencia de esto, la pista de rodadura 20 del
cuerpo de pista de rodadura superior 13 está estructurada en altura
por todo el perímetro, visto desde los cuerpos rotativos
accionados, con respecto a los cuerpos rotativos accionados 13 que
cooperan con ésta y que giran sobre una vía circular.
Como consecuencia de esta configuración de la
pista de rodadura, se obtiene por efecto del pretensado una
adaptación en altura del cuerpo de pista de rodadura superior 13
mediante un desplazamiento axial del mismo en el curso de la
circulación de los cuerpos rotativos accionados 15 impulsados por
el árbol 3 del engranaje.
Las representaciones en las Figuras 5 a 10
muestran posiciones de los cuerpos rotativos accionados 15 en las
cuales estos últimos recorren las zonas de la pista de rodadura del
cuerpo de pista de rodadura superior 13 con un radio muy pequeño
del contorno elíptico en planta, referido al eje longitudinal x.
Como consecuencia de esto, el cuerpo de pista de rodadura superior
13 es llevado a la manera de un pistón hasta la posición axialmente
más superior (véanse las Figuras 5 a 7).
En el curso de la rotación ulterior de los
cuerpos rotativos accionados 15 éstos recorren las zonas de la pista
de rodadura con radio muy incrementado del contorno elíptico en
planta, lo que, debido a la configuración cónicamente uniforme de
la pista de rodadura 20, tiene como consecuencia (véanse las Figuras
8 a 10) un desplazamiento del cuerpo de pista de rodadura superior
13 debido al pretensado dado hasta una posición más inferior, es
decir, un desplazamiento en dirección a los cuerpos rotativos
accionados 15. La circulación continua de los cuerpos rotativos
accionados 15 provoca de manera correspondiente un movimiento
oscilante del cuerpo de pista de rodadura superior 13.
Por tanto, las representaciones de las Figuras 5
(ó 6, 7) y 8 (ó 9, 10) representan planos de corte a través de
puntos de contacto - situados de manera diferente en dirección
axial - de los cuerpos rotativos accionados 15 con el cuerpo de
pista de rodadura 13.
En este caso, una medida a de la carrera depende
de la relación de los radios diferentes de las zonas de la pista de
rodadura.
En la Figura 52 se representa esquemáticamente
una posible clase de producción de un cuerpo de pista de rodadura
con una pista de rodadura 20 estructurada en altura en el sentido
de la presente solicitud. Una fresa 37 es guiada con respecto a su
eje de giro 40 a lo largo de una trayectoria elíptica 39. El ángulo
\beta de la fresa da como resultado la configuración cónica de la
pista de rodadura 20. La desviación de la elipse 39 con respecto a
una trayectoria circular teórica 38 da como resultado, referido a la
trayectoria circular teórica 38, la estructuración en altura de la
pista de rodadura 20.
Al contrario que en el ejemplo de ejecución
anteriormente descrito con pistas de rodadura asimétricas 19 y 20,
las Figuras 11 a 29 muestran una forma de ejecución en la que las
pistas de rodadura 19 y 20 están estructuradas simétricamente, es
decir, iguales en altura por todo el respectivo perímetro (referido
a una trayectoria circular, esto significa: igual y diferente) esto
ofrece la posibilidad de una regulación de la carrera automática
(por ejemplo, una adaptación automática a la presión de
funcionamiento o contrapresión sobre el cuerpo de pista de rodadura
superior), manual o motorizada, para lo cual el cuerpo de pista de
rodadura inferior 12 puede ser desplazado a rotación en la carcasa
envolvente 11 a lo largo de un ángulo de giro de preferiblemente
90º. Se puede bloquear entonces también de manera adecuada una
respectiva posición periférica de los cuerpos de pista de rodadura,
eventualmente por medio de un fiador soltable, para conservar las
fuerzas periféricas que se presentan durante el funcionamiento sin
regulación de la posición elegida. Sin embargo, las fuerzas de
retención y de regulación son sorprendentemente pequeñas. Para el
manejo se ha previsto una orejeta de manejo 28 fijada al cuerpo de
pista de rodadura inferior 12 y que atraviesa la carcasa envolvente
11 en la zona de una hendidura longitudinal 27.
Con ayuda de esta orejeta de manejo 28 se puede
conseguir un desplazamiento giratorio manual del cuerpo de pista de
rodadura superior 13, y esto con una disposición solidaria en
rotación del cuerpo de pista de rodadura superior 13. Como
consecuencia de esto, los cuerpos de pista de rodadura 12, 13 pueden
ajustarse periféricamente uno con respecto a otro.
Las Figuras 12 a 17 muestran la función del
engranaje 1 en una posición A_{0} del cuerpo de pista de rodadura
inferior 12, en cuya posición A_{0} la medida a de la carrera es
igual a cero. Las pistas de rodadura 19, 20 de los cuerpos de pista
de rodadura 12 y 13 están dispuestas de manera que quedan
desplazadas en 90º una respecto de otra, con lo que enfrente de un
valle de la estructuración en altura de una pista de rodadura se
encuentra una cresta de la otra pista de rodadura. Por consiguiente,
los cuerpos rotativos accionados 15 que circulan sobre el árbol 3
del engranaje no provocan ningún desplazamiento en altura, es
decir, axial, del cuerpo de pista de rodadura superior 13. Por el
contrario, los cuerpos rotativos accionados 15 ruedan paralelamente
al eje longitudinal x sobre el árbol 3 del engranaje de conformidad
con la estructuración en altura de las pistas de rodadura 19, 20,
juntamente con la jaula 14 que sujeta los cuerpos rotativos
accionados.
En las Figuras 18 a 23 el cuerpo de pista de
rodadura inferior 12 se ha desplazado a rotación hasta una posición
A_{1} que corresponde a la mitad de la carrera máxima. Las pistas
de rodadura 19, 20 de los cuerpos de pista de rodadura 12, 13 están
aquí desplazadas periféricamente en 45º una respecto de otra. En
esta mitad de la posición máxima el movimiento oscilante de los
cuerpos rotativos accionados 15, conocido por la posición cero,
sobre el árbol 3 del engranaje lleva superpuesto un movimiento de
vaivén del cuerpo de pista de rodadura superior 13 a lo largo del
eje longitudinal x.
La regulación máxima A_{2} de la carrera se
muestra en las Figuras 24 a 29. En este caso, las pistas de
rodadura 19, 20 están orientadas periféricamente de la misma manera
respecto del contorno básico de producción elíptico mediante una
basculación del cuerpo de pista de rodadura inferior 12 en 90º hasta
la posición cero, de modo que una cresta de la estructuración en
altura de una pista de rodadura tiene enfrente también una cresta
de la otra pista de rodadura. Los valles de las estructuras en
altura están también correspondientemente orientados de manera que
quedan uno frente a otro. Como consecuencia de esto, se consigue
una medida máxima a de la carrera.
En las Figuras 30 a 36 está representada una
tercera forma de ejecución del engranaje 1 según la invención. En
este caso, se trata sustancialmente de un engranaje de dos etapas
respecto de la generación de la carrera (respecto, por ejemplo, del
número de revoluciones) según la primera forma de ejecución con
sendos pares de cuerpos rotativos accionados 15 por cada etapa.
También aquí está previsto un cuerpo de pista de rodadura inferior
12 vuelto hacia el motor eléctrico 5 con una pista de rodadura 19
uniformemente estructurada en altura.
El cuerpo de rodadura superior 13 competente para
la primera etapa, es decir, la etapa vuelta hacia el motor eléctrico
5, está provisto de una pista de rodadura 20 en ambos lados,
considerado en dirección axial. Por consiguiente, estas pistas de
rodadura 20 del cuerpo de pista de rodadura inferior están
estructuradas en altura, estando una pista de rodadura 20 asociada
y vuelta hacia la primera etapa y estando la otra pista de rodadura
20 asociada y vuelta hacia la segunda etapa.
El cuerpo de pista de rodadura superior 13 que
cierra la segunda etapa y que está alejado del motor eléctrico 5
presenta una pista de rodadura 20 que está configurada
uniformemente en altura como la pista de rodadura 19 del cuerpo de
pista de rodadura inferior 12.
Los pares de cuerpos rotativos accionados 5
asociados a cada etapa están sujetos en sendas jaulas 14 en
posiciones diametralmente enfrentadas con respecto al árbol 3 del
engranaje, pudiendo ser desplazados estos pares de cuerpos rotativos
accionados 15 independientemente uno de otro sobre el árbol 3 del
engranaje en el curso del movimiento de rotación.
Debido a la construcción elegida en dos etapas
del engranaje 1 se consigue una medida de carrera incrementada
a.
Como puede apreciarse en las representaciones,
aquí, al igual que en el primer ejemplo de ejecución, todos los
cuerpos de pista de rodadura están asegurados contra giro por medio
de pasadores de bloqueo 16.
Sin embargo, puede estar previsto aquí también
alternativamente que tanto la pista de rodadura más inferior de la
primera etapa como la pista de rodadura más superior de la segunda
etapa estén estructuradas en altura y que el cuerpo de pista de
rodadura central esté sujeto en la carcasa 11 de manera que pueda
ser desplazada a rotación para el establecimiento de la carrera,
con lo que puede conseguirse un engranaje de dos etapas con una
regulación de carrera (tal como la que se ha descrito con ayuda del
segundo ejemplo de ejecución).
Además, se puede elegir también una ejecución del
engranaje según las Figuras 37 a 41. En este caso, se trata en
principio sustancialmente de un engranaje según la primera forma de
ejecución, pero aquí el árbol de salida 3 presenta un dentado
periférico 29 que engrana con dentado periférico 30 de los cuerpos
rotativos accionados. Además, en la carcasa 11 está previsto un
cuerpo anular 31 que da alojamiento a los cuerpos rotativos
accionados 15 y al árbol 3 del engranaje. Este cuerpo anular posee
un dentado interior 32 que engrana con el dentado periférico 30 de
los cuerpos rotativos accionados 15.
Como puede apreciarse en las representaciones,
están previstas pistas de rodadura asimétricas 19, 20. Por
consiguiente, los cuerpos rotativos accionados 15 conservan su
posición axial sobre el árbol 3 del engranaje. Por el contrario, si
están previstas pistas de rodadura simétricas 19, 20 conforme al
segundo ejemplo de ejecución, se tiene entonces que, debido a la
capacidad de desplazamiento axial de los cuerpos rotativos
accionados 15, el dentado periférico 29 del árbol 3 del engranaje y
el dentado interior 32 del cuerpo anular 31 han de adaptarse de
manera correspondiente en su longitud medida en dirección
axial.
Por último, las Figuras 42 a 51 muestran otra
ejecución alternativa del engranaje 1 con pistas de rodadura 19, 20
de construcción asimétrica, es decir, una pista de rodadura
inferior configurada uniformemente en altura y una pista de rodadura
superior 20 estructurada en altura.
Al contrario que en los ejemplos de ejecución
anteriormente descritos, se han posicionado aquí tres cuerpos
rotativos accionados 15 en torno al árbol de salida 3. Mediante una
configuración correspondiente en planta de la pista de rodadura
superior 20 estructurada en altura se puede conseguir con esta
medida una frecuencia más alta. A este fin, la pista de rodadura
superior 20 presenta una planta triangular con zonas de esquina
redondeadas en forma adaptada a los radios de los cuerpos rotativos
accionados 15.
Mediante la disposición de tres cuerpos rotativos
accionados 15 se consigue en cada 120º del movimiento de
circulación la carrera máxima del cuerpo de pista de rodadura
superior 13 que forma un cuerpo de pistón o un cuerpo
vibratorio.
Para impedir en el engranaje 1 durante el
movimiento de carrera del cuerpo de pista de rodadura superior 13
una acumulación de depresión que influya negativamente sobre el
funcionamiento, se han previsto unas lumbreras 33 preferiblemente en
el fondo 22 del cuerpo de pista de rodadura superior 13.
Claims (21)
1. Engranaje (1) con un árbol (3),
preferiblemente un árbol de salida (3) de un motor eléctrico (5), y
con cuerpos rotativos accionados (15) que están acoplados con el
árbol (3) del engranaje, los cuales cooperan en dirección radial con
el árbol del engranaje mediante aplicación a este árbol, y en la
dirección axial del árbol del engranaje cooperan con un cuerpo de
pista de rodadura superior móvil en la dirección axial y solicitado
hacia los cuerpos rotativos accionados (15), presentando una zona de
cooperación del árbol del engranaje una sección transversal de
forma circular, caracterizado porque una pista de rodadura
(20) del cuerpo de pista de rodadura (13) está estructurada en
cualquier caso en altura por todo su perímetro con respecto a una
trayectoria circular de circulación de los cuerpos rotativos
accionados (15) de tal manera que en la dirección del árbol del
engranaje resulta un movimiento de vaivén del cuerpo de pista de
rodadura (13).
2. Engranaje según la reivindicación 1,
caracterizado porque los ejes de giro de los cuerpos
rotativos accionados (15) giran sobre una trayectoria circular.
3. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque un cuerpo rotativo
accionado (15) presenta una sección transversal de forma
circular.
4. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el árbol (3) del engranaje
presenta una sección transversal de forma circular en la zona de la
cooperación con los cuerpos rotativos accionados (15).
5. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el engranaje (1) es un
engranaje reductor y porque los cuerpos rotativos accionados (15)
que sirven para soportar el árbol (3) del engranaje giran con una
frecuencia netamente más baja que la frecuencia de giro del árbol
(3) del engranaje.
6. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el árbol (3) del engranaje
presenta continuamente la misma sección transversal de forma
circular desde un motor (5) hasta la zona de cooperación.
7. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la pista de rodadura (20)
del cuerpo de pista de rodadura superior (13) discurre inclinada
hacia el árbol (3) del engranaje, encerrando dicha pista, en
sección transversal, un ángulo agudo (\beta) con el eje
longitudinal (x) del árbol de salida (3), considerado hacia el
extremo libre (23) del árbol (3) del engranaje.
8. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque la estructuración en
altura viene dada con respecto a un círculo concéntrico al árbol
(3) del engranaje.
9. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque los cuerpos rotativos
accionados (15) están configurados en forma de discos.
10. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque los cuerpos rotativos
accionados (15) están sujetos en una jaula 14) en posiciones
diametralmente enfrentadas con respecto al árbol (3) del
engranaje.
11. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque los cuerpos rotativos
accionados (15) cooperan por el lado del motor con un cuerpo de
pista de rodadura inferior (12).
12. Engranaje según la reivindicación 11,
caracterizado porque la pista de rodadura (19) del cuerpo de
pista de rodadura inferior (12) discurre inclinada hacia el árbol
(3) del engranaje, encerrando esta pista, en sección transversal,
un ángulo agudo (\alpha) con el eje longitudinal (x) del árbol de
salida (3), considerado hacia el extremo del lado del motor del
árbol (3) del engranaje.
13. Engranaje según una de las reivindicaciones
11 ó 12, caracterizado porque la pista de rodadura (19) del
cuerpo de pista de rodadura inferior (12) está estructurada en
altura por todo su perímetro.
14. Engranaje según una de las reivindicaciones
11 a 13, caracterizado porque en cualquier caso en que
exista estructuración en altura de los cuerpos de pista de rodadura
inferior (12) y superior (13), éstos son ajustables en su perímetro
uno con respecto a otro en dirección periférica.
15. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque un cuerpo rotativo
accionado (15) presenta una superficie (25) de acoplamiento con el
árbol que se extiende paralelamente al eje (x) del árbol (3) del
engranaje.
16. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque un cuerpo rotativo
accionado (15) presenta una superficie (26) de acoplamiento con la
pista de rodadura que se extiende bajo un mismo ángulo con el árbol
(3) del engranaje que el que forma la pista de rodadura (19, 20) del
cuerpo de pista de rodadura asociado (12, 13) con el árbol (3) del
engranaje.
17. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque un cuerpo rotativo
accionado (15) coopera con la pista de rodadura (19, 21) del cuerpo
de pista de rodadura asociado (12, 13) por medio de un canto de
borde que actúa como superficie (26) de acoplamiento con la pista de
rodadura.
18. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el árbol (3) del engranaje
presenta un dentado periférico que engrana con un dentado
periférico de los cuerpos rotativos accionados (15).
19. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque los cuerpos rotativos
accionados (15) engranan con un dentado interior (32) de un cuerpo
anular (31) que da alojamiento a los cuerpos rotativos accionados
(15) y al árbol de salida (3).
20. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque están previstos tres o más
cuerpos rotativos accionados (15).
21. Engranaje según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque están previstas axialmente
una tras otra dos o más unidades de cuerpos rotativos accionados
(15) y un cuerpo de pista de rodadura superior (13).
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