ES2256078T3 - Engranaje planetario para el montaje en un motor electrico. - Google Patents

Engranaje planetario para el montaje en un motor electrico.

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Abstract

Engranaje planetario para el montaje en un motor eléctrico con piñones planetarios (10) que están alojados en un soporte planetario (8), que constituye la toma de fuerza, y están en engrane simultáneo con un piñón satélite (12) y una corona (14), fijada en una carcasa (2), estando unido el piñón satélite (12) con un árbol giratorio (4) de piñón satélite, en el que está dispuesto un cojinete (28) y que está configurado de forma hueca para alojar un árbol receptor del motor eléctrico en una zona (16) de alojamiento, estando previsto entre el árbol (4) de piñón satélite y una carcasa (2) un elemento (22) de obturación, estando dispuesto el cojinete (28) en una zona interna de la carcasa hermetizada hacia fuera mediante el elemento (22) de obturación y estando dispuesto un anillo interno del cojinete (2) axialmente por fuera de la zona (16) de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico, en una sección axial del árbol (4) de piñón satélite con un diámetro externo reducido respecto a la zona (16) de alojamiento, caracterizado porque el elemento (22) de obturación está dispuesto axialmente por fuera de la zona (16) de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico, en una sección axial del árbol (4) de piñón satélite con un diámetro externo reducido respecto a la zona (16) de alojamiento.

Description

Engranaje planetario para el montaje en un motor eléctrico.
La invención se refiere a un engranaje planetario para el montaje en un motor eléctrico según el preámbulo de la reivindicación principal.
Este tipo de engranajes planetarios tiene múltiples aplicaciones en la técnica de automatización así como generalmente en máquinas e instalaciones. Con este engranaje planetario, en el que se puede accionar un piñón satélite mediante un árbol receptor del motor eléctrico, en el que está instalada una corona en la carcasa y un soporte planetario constituye la toma de fuerza, es posible realizar mediante la variación de la geometría de los piñones satélites y planetarios, así como del soporte planetario distintas transmisiones que se encuentran típicamente en el intervalo de 4:1 a 10:1.
Condicionado por una alta densidad de potencia, las pequeñas pérdidas internas de potencia pueden provocar altas temperaturas no deseadas. Debido a la construcción compacta no es posible con frecuencia evacuar las pérdidas de calor en la cantidad deseada. Las altas temperaturas influyen negativamente en la vida útil. Una gran parte de la pérdida de potencia se origina mediante la hermetización y el alojamiento del árbol de piñón satélite que gira rápido y está situado en la zona de entrada.
Un engranaje del tipo genérico se da a conocer, por ejemplo, a través del documento DE19808184C1. El árbol de piñón satélite de este conocido engranaje planetario está configurado de forma hueca para alojar un árbol receptor del motor eléctrico en una zona de alojamiento de diámetro ampliado. El árbol de piñón satélite está hermetizado respecto a la carcasa con un anillo radial de obturación. El documento DE19647063A1 muestra un engranaje planetario para el montaje en un motor eléctrico, en el que el elemento de obturación, que hermetiza hacia fuera el árbol del piñón satélite respecto a la carcasa, está dispuesto axialmente por fuera de la zona de alojamiento del árbol receptor, en una sección axial del árbol de piñón satélite con un diámetro externo reducido respecto a la zona de alojamiento.
Del documento EP-A-0567048 se conoce lo siguiente: un engranaje para el montaje en un motor eléctrico con una construcción excéntrica y con un árbol giratorio, en el que está dispuesto un cojinete, y que está configurado de forma hueca para alojar un árbol receptor del motor eléctrico en una zona de alojamiento, estando previsto entre el árbol y una carcasa un elemento de obturación, estando dispuesto el cojinete en una zona interna de la carcasa hermetizada hacia fuera mediante el elemento de obturación y estando dispuesto un anillo interno del cojinete axialmente por fuera de la zona de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico en una sección axial del árbol con un diámetro externo reducido respecto a la zona de alojamiento, y estando dispuesto el elemento de obturación axialmente por fuera de la zona de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico, en una sección axial del árbol con un diámetro externo reducido respecto a la zona de alojamiento. El documento EP-A-0567048 muestra otros tipos de engranajes, pero no con la disposición en la que el cojinete se encuentra en una zona interna de la carcasa hermetizada hacia fuera mediante el elemento de obturación.
La invención tiene el objetivo de configurar un engranaje planetario de modo que la pérdida de potencia esté minimizada. Además, debe ser posible fabricar de manera rápida y económica el engranaje planetario.
Este objetivo se consigue mediante los objetos de las reivindicaciones independientes.
En una solución hay un cojinete para el árbol de piñón satélite, cuyo anillo interno está dispuesto axialmente por fuera de la zona de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico, en una sección axial del árbol de piñón satélite con un diámetro externo reducido respecto a la zona de alojamiento. Con respecto a un cojinete, que está dispuesto en la zona de alojamiento del árbol de piñón satélite o directamente de manera contigua a ésta, se puede dimensionar este cojinete conforme a la carga que se presenta, y no necesita ser sobredimensionado. El cojinete más pequeño provoca una pérdida menor de potencia, es más económico y ligero. En vez de dos componentes separados para el elemento de obturación y el cojinete se puede usar naturalmente también un cojinete con el elemento de obturación integrado.
En una configuración ventajosa de esta solución, el anillo externo de cojinete del cojinete para el árbol de piñón satélite no está dispuesto en la carcasa, sino en el soporte planetario. Dado que el soporte planetario tiene la misma dirección de giro que el árbol de piñón satélite, el número relativo de revoluciones, presente en el cojinete, entre el árbol de piñón satélite y el soporte planetario es menor que el número relativo de revoluciones entre el árbol de piñón satélite y la carcasa. De esta forma se puede lograr otra disminución de la pérdida de potencia u otra mejora del grado de eficacia del engranaje.
Las ventajas en relación con un tamaño constructivo compacto se pueden obtener al estar dispuesto el cojinete para el árbol de piñón satélite radialmente dentro de un anillo interno del cojinete del soporte planetario y axialmente, al menos parcialmente, dentro del espacio constructivo solicitado por el cojinete del soporte planetario.
Otras soluciones y configuraciones ventajosas de la invención se explican con ayuda de la figura adjunta que muestra un corte longitudinal a través de un engranaje planetario según la invención.
En la única figura se identifica con el número 2 la carcasa, con 4, el árbol de piñón satélite en la zona de entrada y con 6, el árbol receptor de un engranaje planetario según la invención. El árbol receptor 6 gira con un soporte planetario 8, en el que están alojados de manera giratoria y con una distribución uniforme varios piñones planetarios 10. Los piñones planetarios 10 se pueden accionar en engrane simultáneo con un piñón satélite 12 central, accionable mediante el árbol 4 de piñón satélite, y una corona 14, fijada en la carcasa 2.
El árbol 4 de piñón satélite presenta para el alojamiento de un árbol receptor, no mostrado, de un motor eléctrico una zona 16 de alojamiento, que está configurada de forma hueca y que se extiende axialmente a lo largo de un taladro cilíndrico 18 en el árbol 4 de piñón satélite. La zona interna, llena de lubricante, de la carcasa 2 está hermetizada hacia fuera mediante dos elementos de obturación, configurados como anillos radiales 20, 22 de obturación. Los anillos radiales de obturación están fijados en la carcasa 2 y asignados a superficies funcionales cilíndricas 24, 26 del árbol receptor y de piñón satélite. Entre los anillos radiales de obturación y estas superficies funcionales se produce una fricción de deslizamiento.
El anillo radial 22 de obturación, dispuesto entre la carcasa 2 y el árbol 4 de piñón satélite, está dispuesto por fuera de la zona 16 de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico, en una sección axial del árbol de piñón satélite con un diámetro externo reducido respecto a la zona de alojamiento. En la superficie funcional 26, cuyo diámetro es menor que el diámetro del taladro 18, se producen sólo pequeñas pérdidas de fricción, de modo que se obtiene un alto grado de eficacia y se evitan problemas relacionados con altas temperaturas. Entre la zona 16 de alojamiento y la zona del anillo radial 22 de obturación, el árbol de piñón satélite presenta un escalón 23 de diámetro.
El anillo interno del cojinete 28 para el árbol 4 de piñón satélite está dispuesto, asimismo, por fuera de la zona 16 de alojamiento para el árbol receptor del motor eléctrico en una zona con un diámetro externo reducido, de modo que se puede usar un cojinete de un tamaño constructivo menor. El diámetro del alojamiento del cojinete en el árbol de piñón satélite es, asimismo, menor que el diámetro del taladro 18.
El anillo externo de cojinete del cojinete 28 está dispuesto en el soporte planetario 8, o sea, radialmente dentro del anillo interno de un cojinete 30 de soporte planetario. El cojinete 28 está dispuesto axialmente dentro del espacio constructivo solicitado por el cojinete 30 de soporte planetario, lo que posibilita una longitud constructiva axial corta del engranaje planetario. Para el soporte planetario 8 está previsto un segundo cojinete 32 que, al igual que el cojinete 30, está configurado como cojinete cónico de rodillos y forma con éste una disposición X.
En el espacio constructivo axial entre los cojinetes cónicos 30, 32 de rodillos, el soporte planetario 8 presenta a ambos lados de cada piñón planetario 10 taladros pasantes 34, 36. Estos taladros 34, 36 alojan en cada caso un perno 38 de cojinete planetario, en el que está alojado de manera giratoria el piñón planetario 10 mediante rodillos cilíndricos 40. El perno 40 de cojinete planetario limita con sus superficies frontales con los anillos internos de cojinete de los cojinetes 32, 34 de soporte planetario, quedando protegido así ventajosamente y sin otras medidas contra el desplazamiento axial. A ambos lados de cada piñón planetario 10 están dispuestos en el perno 38 de soporte planetario arandelas de empuje de forma anular que limitan el movimiento axial del piñón planetario 10.
El cojinete 28 para el árbol 4 de piñón satélite está protegido en el soporte planetario 8 mediante un anillo 46 de sujeción contra el desplazamiento axial en una dirección. Para el montaje del cojinete 28 se puede introducir completamente el anillo 46 de sujeción en una ranura anular 48 en el soporte planetario que limita en sentido axial con la superficie funcional 47, que aloja el anillo externo de cojinete, del soporte planetario. Tan pronto el anillo externo de cojinete del cojinete 28 haya pasado durante el montaje la zona de la ranura anular 48, se cierra el anillo 46 de sujeción y protege así el anillo externo de cojinete contra el desplazamiento axial. El anillo interno de cojinete del cojinete 28, limitado mediante un anillo 50 de fijación y un escalón 52 en el árbol 4 de piñón satélite, está fijado axialmente en el árbol 4 de piñón satélite.
Entre la superficie frontal, opuesta al anillo 46 de sujeción, del anillo externo de cojinete del cojinete 28 y una superficie funcional anular 54 del soporte planetario 8 está dispuesta una junta tórica 56 de caucho que sirve como elemento elástico de compensación. Por tanto, el árbol 4 de piñón satélite se puede desplazar axialmente en menor medida respecto al soporte planetario 8 y la carcasa 2 contra la acción de la fuerza de la junta tórica 56. De esta forma, se pueden compensar las extensiones de longitud del árbol 4 de piñón satélite y/o del árbol receptor del motor eléctrico como resultado de las variaciones de temperatura. Como alternativa en este sentido, es posible alojar sin desplazamiento axial el árbol de piñón satélite respecto a la carcasa y disponer entre el árbol 4 de piñón satélite y el árbol receptor del motor eléctrico un acoplamiento de arandela elástica, según se muestra, por ejemplo, en el documento DE19951613, no publicado previamente.
Lista de referencias
2
Carcasa
4
Árbol de piñón satélite
6
Árbol receptor
8
Soporte planetario
10
Piñón planetario
12
Piñón satélite
14
Corona
16
Zona de alojamiento
18
Taladro
20
Anillo radial de obturación
22
Anillo radial de obturación
23
Escalón de diámetro
24
Superficie funcional
26
Superficie funcional
28
Cojinete
30
Cojinete
32
Cojinete
34
Taladro
36
Taladro
38
Perno de cojinete planetario
40
Rodillos cilíndricos
42
Arandela de empuje
44
Arandela de empuje
46
Anillo de sujeción
47
Superficie funcional
48
Ranura anular
50
Anillo de fijación
52
Escalón
54
Superficie funcional
56
Junta tórica

Claims (10)

1. Engranaje planetario para el montaje en un motor eléctrico con piñones planetarios (10) que están alojados en un soporte planetario (8), que constituye la toma de fuerza, y están en engrane simultáneo con un piñón satélite (12) y una corona (14), fijada en una carcasa (2), estando unido el piñón satélite (12) con un árbol giratorio (4) de piñón satélite, en el que está dispuesto un cojinete (28) y que está configurado de forma hueca para alojar un árbol receptor del motor eléctrico en una zona (16) de alojamiento, estando previsto entre el árbol (4) de piñón satélite y una carcasa (2) un elemento (22) de obturación, estando dispuesto el cojinete (28) en una zona interna de la carcasa hermetizada hacia fuera mediante el elemento (22) de obturación y estando dispuesto un anillo interno del cojinete (2) axialmente por fuera de la zona (16) de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico, en una sección axial del árbol (4) de piñón satélite con un diámetro externo reducido respecto a la zona (16) de alojamiento, caracterizado porque el elemento (22) de obturación está dispuesto axialmente por fuera de la zona (16) de alojamiento del árbol receptor del motor eléctrico, en una sección axial del árbol (4) de piñón satélite con un diámetro externo reducido respecto a la zona (16) de alojamiento.
2. Engranaje planetario según la reivindicación 1, caracterizado porque el árbol de piñón satélite presenta un escalón (52) con el que limita un anillo interno del cojinete (28) con un lado frontal.
3. Engranaje planetario según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el anillo externo de cojinete del cojinete (28) para el árbol de piñón satélite está dispuesto en el soporte planetario (8).
4. Engranaje planetario según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el cojinete (28) para el árbol (4) de piñón satélite está dispuesto en sentido radial dentro de un anillo interno de un cojinete (30) de soporte planetario y en sentido axial, al menos parcialmente, dentro del espacio constructivo solicitado por el cojinete (30) de soporte planetario.
5. Engranaje planetario según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque en el soporte planetario (8) hay una ranura anular (48) para alojar un anillo (46) de sujeción que limita axialmente con una superficie funcional (47) que aloja el anillo externo de cojinete del cojinete (28) para el árbol de piñón satélite, y porque el anillo externo de cojinete está protegido mediante el anillo (46) de sujeción contra el desplazamiento axial en una dirección.
6. Engranaje planetario según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el soporte planetario (8) presenta a ambos lados de cada piñón planetario (10) taladros pasantes (34, 36) para alojar un perno (38) de cojinete planetario, en el que está alojado de manera giratoria el piñón planetario (10), y porque el perno (38) de cojinete planetario limita con sus superficies frontales con los anillos internos de cojinete de los cojinetes (30, 32) de soporte planetario, de modo que el perno (38) de soporte planetario está protegido contra el desplazamiento axial.
7. Engranaje planetario según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el árbol (4) de piñón satélite se puede desplazar axialmente contra la acción de la fuerza de un elemento elástico (56) de compensación.
8. Engranaje planetario según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento elástico de compensación está dispuesto axialmente entre una superficie frontal, opuesta al anillo (46) de sujeción, del anillo externo de cojinete y una superficie funcional (54) del soporte planetario (8).
9. Engranaje planetario según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el elemento elástico de compensación es una junta tórica (56) de caucho.
10. Engranaje planetario según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el árbol (4) de piñón satélite está alojado sin posibilidad de desplazamiento axial respecto a la carcasa (2) y porque entre el árbol (4) de piñón satélite y el árbol receptor del motor eléctrico está dispuesto un acoplamiento de arandela elástica para compensar desplazamientos axiales.
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