ES2258480T3 - Unidad de acoplamiento de rueda libre. - Google Patents
Unidad de acoplamiento de rueda libre.Info
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Abstract
Una unidad de acoplamiento de rueda libre que comprende: una placa con muescas (62) y una placa anular con cavidades de acoplamiento (60), colocadas cara a cara la una con respecto a la otra, a lo largo de un eje común (67); la mencionada placa con cavidades (60 y 94) posee cavidades para puntales (64 y 86) dispuestas en posiciones espaciadas de forma angular alrededor del mencionado eje común; la mencionada placa con muescas (62) posee huecos de muescas (70) en posiciones espaciadas de forma angular alrededor del mencionado eje común y ubicados de forma yuxtapuesta con respecto a las mencionadas cavidades para puntales; puntales que transmiten par (66) en las mencionadas cavidades para puntales (64 y 86). Cada puntal tiene orejas primeras y segundas (80 y 82) en un borde (84) del mismo para permitir el movimiento pivotante de los puntales alrededor de un eje de oreja (90) que intersecta a las orejas. El borde opuesto (88) de cada puntal se puede mover entre posiciones de acoplamiento y desacoplamiento con respecto a uno de los mencionados huecos de muescas, posibilitando así la transferencia de par unidireccional entre las mencionadas placas; un lubricante (99) que fluye entre la placa con muescas y la placa con cavidades; un resorte (98) ubicado en cada una de las mencionadas cavidades para puntales (64 y 86) que predispone el puntal respectivo hacia la placa con muescas. Cada uno de los resortes mencionados acopla el puntal respectivo en una posición intermedia entre los mencionados eje de oreja (90) y borde opuesto (88); en el que cada cavidad para puntal (64 y 86) proporciona un margen de espacio suficiente por delante del borde opuesto respectivo (88) del puntal (60) para permitir un movimiento deslizante hacia delante del puntal respectivo durante la rotación libre con el fin de causar el mencionado acoplamiento del resorte (98) y el puntal (66) respectivos más cerca del eje de oreja (90), reduciendo así la longitud del brazo del momento del resorte cuando actúa sobreel puntal, lo que permite a las fuerzas de fricción del lubricante en circulación (99) mantener al puntal en su posición desacoplada e impedir que el puntal golpee contra los huecos de las muescas (70) cuando la placa con muescas (62) y la placa con cavidades (60 y 94) giran en sentido contrario la una con respecto a la otra; y en el que la mencionada placa con muescas (62) incluye un carril periférico externo (71) en un lado orientado radialmente hacia fuera de los huecos de las muescas (70), y en el que cada cavidad para puntal mencionada proporciona un margen suficiente de espacio para permitir un movimiento deslizante hacia delante del puntal (66) y permitir que una esquina del puntal sea soportada por el carril periférico externo, evitándose así los mencionados golpes.
Description
Unidad de acoplamiento de rueda libre.
La presente invención se refiere a una unidad de
acoplamiento de rueda libre, la cual incluye cavidades ampliadas
para puntales que permiten el movimiento tangencial de dichos
puntales para reducir el brazo del momento del resorte que actúa
sobre cada puntal. De esta forma las fuerzas del lubricante en
circulación son suficientes para mantener a cada puntal en su
posición desacoplada e impedir que dichos puntales golpeen los
huecos de muescas cuando la placa con muescas y la placa con
cavidades son giradas en sentido contrario la una con respecto a la
otra.
La invención está adaptada especialmente para su
uso en las unidades de estátor para transmisiones de convertidor de
par en los grupos de engranajes conductores de vehículos de
automoción. Sin embargo, esta invención también puede utilizarse en
otras aplicaciones, como por ejemplo en accionamientos por
transferencia de par y accionamientos por cadena que requieren un
acoplamiento de rueda libre en una trayectoria de flujo de par.
Las transmisiones de convertidor de par incluyen
una unidad de estátor, la cual posee un cubo (o parte central
cilíndrica) de estátor fijado a un eje de manguito estacionario y
palas de estátor situadas entre una sección de salida de flujo
toroidal de una turbina hidrocinética y la sección de entrada de
flujo toroidal de un propulsor hidrocinético. Las palas del estátor
cambian la dirección del componente tangencial del vector de
velocidad del flujo toroidal en la sección de salida de la turbina
con anterioridad a la entrada del flujo toroidal a la sección de
entrada del propulsor. Ello permite la multiplicación de par a
medida que el convertidor hidrocinético transmite potencia del motor
a un elemento de entrada de potencia de un engranaje de relación
múltiple en el mecanismo de transmisión.
Es una práctica bien conocida, en el ámbito de
las transmisiones de automoción, diseñar la unidad de estátor de
una transmisión de convertidor de par hidrocinética con un cubo de
estátor adaptado para recibir un acoplamiento de rueda libre que
posee un anillo exterior y un anillo interior; el anillo interior
está unido por un chavetero a un eje de manguito estacionario y el
anillo exterior es arrastrado o impulsado por la sección con palas
de la unidad de estátor. El anillo exterior normalmente está
accionado por una leva para proporcionar una pluralidad de
superficies de leva que pueden engranarse a rodillos de acoplamiento
de rueda libre. El acoplamiento de rueda libre permite la producción
de par de reacción desde las palas de estátor al eje de manguito
estacionario cuando el convertidor de par se encuentra en un modo de
multiplicación de par. Los rodillos y las superficies de leva con
las que interactúan permitirán un movimiento de rueda libre de la
sección con palas del convertidor cuando el convertidor de par se
encuentra en modo de acoplamiento.
El anillo exterior de un acoplamiento de estátor
de rueda libre convencional es acuñado o enchavetado en una
apertura central en el cubo del estátor. Se mantiene sujeto gracias
a anillos de retención ubicados en ranuras maquinadas en el cubo del
estátor.
Mí patente estadounidense anterior n.º 5.597.057,
que es propiedad del beneficiario de la presente invención,
proporciona una unidad de acoplamiento de rueda libre mejorada que
posee una placa anular de acoplamiento con cavidades, equipada
también con cavidades para puntales, y una placa con muescas
ubicada cara a cara con la placa con cavidades. La placa con
muescas incluye huecos en las muescas en posiciones espaciadas de
forma angular alrededor del eje y dispuestos en una relación de
yuxtaposición con respecto a las cavidades para puntales. Los
puntales que transmiten par están ubicados en las cavidades para
puntales y están predispuestos, gracias a un resorte, a acoplarse
con los huecos en las muescas.
Se estiman convenientes mejoras adicionales en
los diseños de acoplamiento de rueda libre, especialmente aquellas
mejoras cuyo objeto sea la reducción de los costes de fabricación y
la eliminación de los problemas causados por el desgaste. Por
ejemplo, un posible problema asociado con el diseño de acoplamiento
de rueda libre mencionado anteriormente es que los puntales
"golpean" o "vibran contra" los huecos de las muescas de
la placa con muescas y pueden generar un cierto nivel de ruido.
Asimismo, el desgaste del puntal en las superficies superior y del
borde durante la rotación libre puede constituir un problema.
También es conveniente reducir la necesidad de lubricación constante
y controlada.
La patente estadounidense n.º 5.918.715 divulga
otra unidad de acoplamiento de rueda libre que incluye una placa
con cavidades y una placa con muescas situadas cara a cara y que
pueden girar alrededor de un eje. Los puntales que transmiten par
están dispuestos en cavidades para puntales espaciadas de forma
angular en la placa con cavidades y, gracias a un resorte, muestran
una predisposición para su acoplamiento con huecos de muescas
espaciados de forma angular en la placa con muescas con el fin de
transmitir par entre las placas. En un modo de rotación libre, los
puntales cambian de posición en las cavidades para puntales, de
forma que las superficies inclinadas en las orejas de los puntales
se acoplan a las superficies inclinadas de la placa con cavidades,
manteniendo así a los puntales en una posición de desacoplamiento
con respecto a la placa con muescas. Cuando la unidad funciona en un
modo de bloqueo, los puntales se mueven en una dirección opuesta, de
forma que las orejas del puntal se desacoplan de las superficies
inclinadas de la placa con cavidades, permitiendo así a los puntales
pivotar y acoplarse con la placa con muescas.
La presente invención supone una mejora con
respecto a previos diseños de acoplamiento de rueda libre al
suministrar cavidades para puntales ampliadas que permiten un
movimiento deslizante tangencial de los puntales para disminuir la
longitud del brazo del momento utilizado por el resorte para actuar
sobre cada puntal, permitiendo así que las fuerzas de un lubricante
o grasa en circulación mantengan al puntal en una posición paralela
a la superficie inferior de cada cavidad para puntal con el fin de
impedir que los puntales golpeen contra los huecos de las muescas,
reducir el desgaste y disminuir la necesidad de lubricación.
En concreto, la presente invención proporciona
una unidad de acoplamiento de rueda libre que incluye una placa con
muescas y una placa anular de acoplamiento con cavidades colocadas
cara a cara, la una con respecto a la otra, a lo largo de un eje
común. La placa con cavidades posee cavidades para puntales
dispuestas en posiciones espaciadas de forma angular alrededor del
eje común. La placa con muescas posee huecos en las muescas en
posiciones espaciadas de forma angular alrededor del eje común y que
están ubicados en una relación de yuxtaposición con respecto a las
cavidades para puntales. En cada cavidad para puntal se colocan
puntales que transmiten par. Cada puntal posee primeras y segundas
orejas en un borde del mismo para permitir un movimiento pivotante
de los puntales alrededor de un eje de oreja que intersecta a dichas
orejas. Se puede mover el borde opuesto de cada puntal entre las
posiciones de acoplamiento y desacoplamiento con respecto a uno de
los huecos de las muescas, permitiendo así la transferencia de par
unidireccional entre las placas. Un lubricante fluye entre la placa
con muescas y la placa con cavidades. En cada cavidad para puntal se
ha colocado un resorte que predispone el puntal respectivo hacia la
placa con muescas. Cada resorte acopla el puntal respectivo en una
posición intermedia entre el eje de oreja y el borde opuesto. Cada
cavidad para puntal proporciona un margen de espacio suficiente por
delante del borde opuesto respectivo del puntal para permitir un
movimiento deslizante hacia delante del puntal respectivo durante la
rotación libre, causando así el acoplamiento del resorte y el puntal
respectivos más cerca del eje de oreja, por lo que se reduce la
longitud del brazo del momento utilizado por el resorte para actuar
sobre el puntal, lo que permite a su vez a las fuerzas de fricción
del lubricante en circulación mantener al puntal en su posición
plana y no acoplada para impedir que el puntal golpee contra los
huecos de las muescas cuando la placa con muescas y la placa con
cavidades giran en sentido contrario entre sí. La placa con muescas
incluye un carril periférico externo en un lado orientado
radialmente hacia fuera de los huecos de las muescas, y cada cavidad
para puntal proporciona un margen de espacio suficiente que
posibilita un movimiento deslizante hacia delante del puntal y
permite que una esquina del puntal pueda ser soportada por el carril
periférico externo con el fin de impedir los golpes mencionados.
La cavidad para puntal puede ser ampliada lo
suficiente para permitir el movimiento del puntal a una posición en
la que las orejas reaccionan plenamente a la fuerza del resorte, o a
una posición en la que el resorte está apenas a una pequeña
distancia del eje de oreja, de forma que el lubricante en
circulación mantiene al puntal en la posición desacoplada. Otra
posibilidad es que las cavidades para puntales sean ampliadas lo
suficiente como para permitir el movimiento deslizante de cada
puntal a una posición en la que una esquina de la parte delantera de
cada puntal se acopla al carril periférico externo de la placa con
muescas para impedir que se produzcan los
golpes.
golpes.
La invención descrita en este documento elimina
el ruido producido por los puntales cuando éstos golpean la placa
con muescas y elimina los problemas de desgaste de las superficies
superior y del borde del puntal durante la rotación libre. También
elimina los problemas de desgaste del resorte contra la parte
inferior del puntal y reduce la necesidad de lubricación. Asimismo,
elimina la necesidad de incluir un vertedero, el cual se utilizaba
previamente para sellar aceite con el fin de mantener una presión
elevada de aceite, ya que la invención no requiere una elevada
presión principal de aceite dentro de la unidad de acoplamiento.
Esta invención también reduce la necesidad de
retener un volumen alto de aceite para el humedecimiento hidráulico
y reduce la necesidad de equilibrar la fuerza del resorte con la
dinámica de acoplamiento, es decir, la colocación correcta del
resorte para superar la fricción centrífuga. La invención no supone
adición alguna de coste a los diseños actuales y, en última
instancia, debería contribuir a reducir costes. También permite el
libre flujo del aceite radialmente a través de la placa con
cavidades, según se requiera a efectos de lubricación de las placas
de fricción, debido a que se requiere una menor cantidad de aceite.
Asimismo, la invención permite el uso de diferentes materiales y
diferentes tratamientos térmicos para los puntales, ya que los
problemas de desgaste se reducen significativamente.
En consecuencia, uno de los objetivos de la
presente invención es proporcionar una unidad de acoplamiento de
rueda libre mejorada en la que se elimine el ruido producido por los
puntales al golpear la placa con muescas.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar una unidad de acoplamiento de rueda libre mejorada en
la que se reduzcan significativamente tanto los requisitos de
volumen de lubricación por fluidos como los problemas de desgaste de
las superficies superior y del borde del puntal, así como el
desgaste del resorte al rozar contra la parte inferior del
puntal.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es reducir la cantidad de lubricación requerida para humedecer los
puntales en una unidad de acoplamiento de rueda libre.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es proporcionar una unidad de acoplamiento de rueda libre mejorada
cuya fabricación sea más económica y ofrezca una mayor flexibilidad
por lo que respecta a materiales alternativos para diferentes
componentes, además de eliminar la necesidad de suministrar un
vertedero para el control del nivel de aceite.
Los objetivos anteriores, así como otros
objetivos, características y ventajas de la presente invención se
harán patentes en la descripción detallada que se ofrece a
continuación de las mejores formas de llevar a cabo esta invención
y en los dibujos adjuntos que la acompañan al final de este
documento.
En la Figura 1 se muestra un convertidor de par
hidrocinético perteneciente al estado de la técnica anterior que
comprende un propulsor, una turbina y un estátor. El estátor posee
un cubo de estátor con un acoplamiento convencional de rueda
libre;
La Figura 2 es una vista isométrica esquemática y
despiezada de un estátor y un acoplamiento de rueda libre para un
estátor, junto con un propulsor y una turbina del tipo ilustrado en
la vista de sección transversal del convertidor de par de la Figura
1;
La Figura 3 es una vista de sección transversal
esquemática de un acoplamiento de rodillo de rueda libre
perteneciente al estado de la técnica anterior, el cual puede
utilizarse en un cubo de convertidor de par;
La Figura 4 muestra una vista en perspectiva
despiezada de un acoplamiento de rueda libre;
La Figura 4a muestra una vista de sección
transversal parcial y ampliada de la unidad de la Figura 4;
La Figura 5 muestra una vista de planta
esquemática de una placa con muescas, una placa con cavidades y un
puntal, de acuerdo con la presente invención, con el puntal en
posición cerrada;
La Figura 6 muestra una vista de sección
transversal vertical de la unidad de la Figura 5;
La Figura 7 muestra una vista de planta
esquemática de una placa con muescas, una placa con cavidades y un
puntal en la posición de rueda libre, de acuerdo con la presente
invención;
La Figura 8 muestra una vista de sección
transversal vertical de la unidad de la Figura 7;
La Figura 9 muestra un diagrama de fuerza
esquemático de un puntal, correspondiente a la Figura 8;
La Figura 10 muestra una vista de planta
esquemática de una placa con muescas, una placa con cavidades y un
puntal, de acuerdo con una modalidad alternativa de la
invención;
En la Figura 1 se muestra un convertidor de par
perteneciente al estado de la técnica anterior. Un cigüeñal de
motor (10) está conectado para transmitir el movimiento a una
carcasa de propulsor (12) del convertidor de par hidrocinético,
identificado en general por el número de referencia 14. Un plato de
arrastre (15) proporciona esta conexión. La carcasa del propulsor
constituye una parte de un propulsor con palas (16), el cual está
dispuesto en un circuito de flujo toroidal de convertidor de par,
definido en parte por la turbina (18). Un estátor con palas (20) se
sitúa entre la sección de salida de flujo de la turbina y la sección
de entrada de flujo del propulsor. Un embrague de bloqueo de
convertidor de par, que no se muestra, estaría ubicado como se
muestra en una línea fantasma (22) en la Figura 1. Este embrague,
cuando se aplica, conecta al propulsor con la turbina.
La turbina (18) incluye un cubo de turbina (24)
que está unido por un chavetero al eje del manguito de la turbina
(26). El elemento de entrada de par del engranaje planetario (no
mostrado) se conecta para transmitir el movimiento al eje del
manguito de la turbina.
En el cubo (30) del estátor (20) se dispone un
acoplamiento de rueda libre (28) de diseño tradicional
perteneciente al estado de la técnica anterior. Éste incluye un
anillo interior (32), también mostrado en la Figura 2, que está
unido por un chavetero a un eje de manguito de estátor estacionario
(34) fijado a la caja de transmisión o que forma parte de la
misma.
En la Figura 2 se muestra, en una vista
isométrica despiezada, el estátor, la turbina y el propulsor de la
Figura 1. Cada uno de estos elementos del convertidor incluye
conductos con palas para el flujo de fluidos toroidales. Los
conductos del estátor cambian el vector tangencial de velocidad de
flujo de fluidos a medida que el fluido se descarga por la sección
de salida de flujo de la turbina y entra en la sección de entrada de
flujo de la turbina.
El estátor (20) posee un cubo (36) que está
formado por dientes o chavetas de ranura internos (38), adaptados
para ser recibidos en chaveteros axiales o espacios para dientes
(40) en un anillo exterior (42) para el acoplamiento convencional de
rueda libre (28).
Como se muestra en la vista esquemática de la
Figura 3, un acoplamiento del estado de la técnica anterior (28)
comprende una serie de huecos de leva (44) en ubicaciones
espaciadas de forma angular. Cada hueco recibe un rodillo de
acoplamiento (46). Un resorte de rodillo (48) impulsa a cada rodillo
hacia un engranaje de levas con una superficie de leva definida por
su hueco asociado (44), de forma que los rodillos se encuentran
acoplados y acuñados con la periferia del anillo interno (32). Por
consiguiente, el movimiento de rueda libre del anillo exterior, en
relación con el anillo interior, puede tener lugar en una dirección,
aunque los rodillos de acuñación impiden la rotación relativa cuando
se produce una inversión de par en el estátor (20).
Si nos fijarnos en las Figuras 4 y 4a, en las
mismas se muestra una unidad de acoplamiento de rueda libre (59),
tal y como se ha descrito en la solicitud de patente estadounidense
de propiedad común y nº de serie 09/028.904. Como se ha mostrado, la
unidad (59) incluye una placa con cavidades (60) adyacente a una
placa con muescas (62), en la que la placa con cavidades (60)
incluye cavidades para puntales (64) configuradas para recibir
puntales (66) que están predispuestos por un resorte (68) para su
acoplamiento con los huecos de muescas en rampa (70) con el fin de
producir una transmisión de par unidireccional.
Durante la rotación libre, el resorte (68)
predispone al puntal (66) hacia la placa con muescas (62), lo que
puede tener como consecuencia que el puntal (66) golpee o vibre
contra los huecos de muescas (70) de dicha placa (66). Estos
"golpes" contra la placa con muescas pueden producir ruidos. La
presente invención mejora este diseño y resulta especialmente útil
a la hora de eliminar el problema de los "golpes", así como a
la hora de eliminar los problemas de desgaste y reducir los
requisitos de lubricación. La presente invención se describe más
adelante en relación con las Figuras 5 a 10.
La presente invención tiene una estructura
similar a la mostrada en la Figura 4, con la excepción de que se
han agrandado las cavidades para puntal (64) y de que los resortes
(68) son ahora muelles helicoidales. En consecuencia, una unidad de
acoplamiento de rueda libre, de acuerdo con la presente invención,
comprende la estructura descrita anteriormente con respecto a la
Figura 4, incluidos los cambios que se describen más adelante en
relación con las Figuras 5 a 10. Con respecto a la Figura 4, la
unidad de acoplamiento de rueda libre de la presente invención
incluye una placa con muescas (62) colocada cara a cara con una
placa con cavidades (60) a lo largo de un eje común (67). Se
disponen cuatro cavidades para puntal (64) (habiéndose revisado la
estructura de cada cavidad como se muestra más adelante en las
Figuras 5 a 9) en ubicaciones espaciadas de forma angular alrededor
del eje (67).
La placa con muescas (62) incluye huecos de
muescas (70) en ubicaciones espaciadas de forma angular alrededor
del eje común (67). Con la placa con muescas (62) y la placa con
cavidades (60) colocadas cara a cara, los huecos de muescas (70)
quedan yuxtapuestos a las cavidades para puntales (64). Los huecos
de muescas (70) tienen forma de rampa, tal y como se muestra en la
Figura 4a, y los puntales (66) son accionados por resortes hacia la
placa con muescas (62) mediante los resortes mencionados
anteriormente (68), los cuales han sido reemplazados por los muelles
helicoidales que se describen en las Figuras 5 a 9.
La placa con muescas (62) incluye un carril
periférico externo (71) ubicado en un lado orientado radialmente
hacia fuera de los huecos de muescas (70).
Si nos fijamos a continuación en las Figuras 5 a
9, en las mismas se ilustra la presente invención en mayor detalle,
sirviéndonos de los mismos números de referencia que los utilizados
para los componentes mencionados en la Figura 4. Como se muestra,
cada puntal (66) posee unas orejas primeras y segundas (80 y 82) en
un borde (84) del mismo, e incluye también un borde opuesto (88).
Las orejas (80 y 82) y el borde opuesto (88) colaboran con la
cavidad para el puntal (86) para limitar el movimiento deslizante
hacia delante (o tangencial) del puntal (66) dentro de la cavidad
para el puntal (86). Cada puntal (66) también puede pivotar
alrededor de un eje de oreja (90) para obtener un movimiento
pivotante entre las posiciones de acoplamiento y desacoplamiento con
respecto a los huecos de muescas.
En la Figura 5 se muestra el puntal (66) en la
posición acoplada, en la que el borde opuesto (88) del puntal (66)
está acoplado dentro del correspondiente hueco de muesca (70), como
se ilustra asimismo en la Figura 6. En la posición desacoplada, el
puntal (66) se encuentra en una posición plana contra la superficie
inferior (92) de la cavidad para el puntal (86), como se muestra en
la Figura 8. Se entiende por "posición desacoplada" aquélla en
la que el puntal (66) se encuentra en una posición plana dentro de
la cavidad para el puntal (86), con independencia de la posición
longitudinal del puntal (66) en la cavidad para el puntal.
El presente diseño resulta especialmente útil
cuando la placa con cavidades (94) está en una posición
estacionaria y la placa con muescas (62) está girando. Sin embargo,
este diseño también es útil cuando ambos componentes están
girando.
Como se muestra en las Figuras 5 y 6, con el
borde (84) del puntal (66) situado contra el extremo trasero (96)
de la cavidad para el puntal (86), el resorte (98) actúa contra la
superficie inferior del puntal (66) en una posición que se encuentra
a aproximadamente dos tercios de la longitud del puntal (66) desde
el borde (84) del puntal, proporcionando así un brazo del momento
largo sobre el que actúa el resorte (98), alrededor del eje de oreja
(90), para forzar al puntal (66) hacia arriba hasta alcanzar la
posición acoplada que se muestra en la Figura 6. A medida que la
placa con cavidades (94) y la placa con muescas (62) giran en
sentido contrario en una dirección de rueda libre, el puntal (66) se
desliza hacia abajo por la rampa (70) para comprimir el resorte (98)
y se modifica la posición del puntal (66) para que quede plano
contra la superficie inferior (92) de la cavidad para el puntal
(86).
Una vez que se ha producido este movimiento
pivotante del puntal (66) a su posición plana y no acoplada, la
fricción del lubricante en circulación (99), mostrada en la Figura
7, junto con el acoplamiento de fricción del puntal (66) con la
placa con muescas (62), causa un movimiento deslizante hacia delante
o tangencia) de cada puntal (66) a su posición de rueda libre, como
se muestra en la Figura 7. El movimiento a esta posición se produce
inmediatamente, con una rotación de los componentes respectivos
inferior a los 5º, con el fin de eliminar rápidamente el ruido
generado por los golpes mencionados anteriormente. Cuando se cambian
las direcciones de rotación o las velocidades relativas de la placa
con muescas y la placa con cavidades, los puntales se deslizan y
vuelven a su posición inicial, anterior a la rotación libre, con la
misma rapidez y adoptan una posición de bloqueo.
En esta posición de rueda libre, el puntal (66)
se ha desplazado aproximadamente la mitad de su longitud hacia
delante en la cavidad para el puntal (86), de forma que el resorte
(98) cambia de posición y se ubica mucho más cerca del eje de oreja
(90), reduciendo así sustancialmente el brazo del momento del que se
sirve el resorte (98) para actuar sobre el puntal (66) alrededor del
eje de oreja (90). Este brazo del momento reducido permite a las
fuerzas de fricción del lubricante en circulación (99) mantener al
puntal (66) plano en su posición no acoplada. Por consiguiente,
gracias a las fuerzas del fluido en circulación (98) que mantienen
al puntal (66) plano en su posición no acoplada, se impide que el
puntal (66) golpee contra los huecos de muescas (70) cuando la placa
con muescas (62) y la placa con cavidades (94) giran en sentido
contrario en la dirección mostrada por las flechas (100 y 102) de la
Figura 7. Esta posición plana y no acoplada del puntal (66) también
se muestra en la Figura 8, en la que se ha ajustado la posición del
resorte (98) para que se encuentre más cerca del borde (84) del
puntal.
En la Figura 9 se muestra un esquema de un
diagrama de fuerza correspondiente a la posición del puntal
mostrada en la Figura 8. Como indica este dibujo, la fuerza del
resorte F_{S} actúa sobre la parte inferior del puntal (66) a una
distancia \chi del eje de oreja (90). La distancia \chi es un
brazo del momento sobre el que la fuerza del resorte F_{S} actúa
para girar el puntal (66) alrededor del eje de oreja (90). F_{E}
es la fuerza hacia abajo que provoca una reacción en las orejas (80
y 82) del puntal (66) contra los carriles de la placa con muescas
(62). F_{T} representa la fuerza hacia abajo del lubricante en
circulación (99) que actúa sobre la superficie superior del puntal
(66) para mantener al puntal (66) en su posición plana y no acoplada
contra la superficie inferior (92) de la cavidad para el puntal
(86).
En consecuencia, como se puede observar en la
Figura 5, la cavidad para el puntal (86) incluye un margen de
espacio (106) por delante del borde opuesto (88) del puntal (66), lo
que permite un movimiento deslizante hacia delante o tangencia) del
puntal (66) a la posición mostrada en la Figura 7 para la rotación
libre. También se proporcionan márgenes de espacio (108 y 110),
mostrados en la Figura 5, enfrente de las orejas respectivas (80 y
82) para permitir dicho movimiento deslizante hacia delante a la
posición de rueda libre mostrada en la Figura 7, en la que las
fuerzas del lubricante en circulación (99) logran mantener al puntal
(66) en su posición plana y no acoplada con el fin de impedir que el
puntal golpee contra los huecos de las muescas (70) cuando la placa
con muescas y la placa con cavidades giran en sentido contrario la
una a la otra.
En la posición mostrada en las Figuras 7 y 8, el
resorte (98) se acopla al puntal (66) en un punto que se encuentra
a una distancia del eje de oreja (90) correspondiente
aproximadamente a un 20% de la longitud del puntal (66) entre los
bordes (96 y 88).
En consecuencia, la geometría de la cavidad
permite al puntal moverse hacia delante durante la rotación libre,
reduciendo así el efecto basculante que experimenta el puntal a
medida que la placa con muescas se va desplazando por el puntal. En
esencia, las orejas del puntal reaccionan plenamente a la fuerza del
resorte, en conjunción con la fuerza hacia abajo del aceite en el
corto brazo del momento. Otra posibilidad es que el resorte se
acople con el puntal en el eje de oreja, resultando así en un brazo
del momento de longitud cero, en cuyo caso las orejas del puntal
reaccionarán plenamente a la fuerza del resorte.
Este diseño requiere únicamente una resistencia
viscosa y de fricción durante la rotación libre en un embrague
unidireccional de tipo planar para ajustar la posición del puntal de
forma que éste se estabilice. Asimismo, en un diseño de placa con
cavidades giratoria en el que tanto la placa con cavidades como la
placa con muescas son giradas, se utiliza la desaceleración rápida
de la placa con cavidades para hacer que el puntal vuelva a la
posición de bloqueo en la que se encontraba con anterioridad al
acoplamiento.
Si nos fijamos a continuación en la Figura 10, en
la misma se muestra una modalidad alternativa de la invención en la
que la cavidad para puntal (120) se ha ampliado lo suficiente en una
dirección hacia delante del borde frontal (122) del puntal (124)
para permitir un movimiento deslizante del puntal (124) desde la
posición mostrada en la línea fantasma de la Figura 10 a la posición
de rueda libre mostrada en líneas continuas en la Figura 10, en la
que la esquina de delante (126) del puntal (124) se acopla al carril
periférico externo (128) de la placa con muescas durante la rotación
libre para impedir que los puntales (124) golpeen contra los huecos
de muescas durante la rotación libre, tal y como se describió
anteriormente con respecto a la modalidad de las
5-9.
Aunque se han descrito en detalle los modos
óptimos de llevar a cabo la invención, todos aquellos
familiarizados con el campo de esta invención podrán reconocer
modalidades y diseños diferentes y alternativos para la práctica de
esta invención dentro del ámbito de las reivindicaciones que se
adjuntan.
Claims (11)
1. Una unidad de acoplamiento de rueda libre que
comprende:
una placa con muescas (62) y una placa anular con
cavidades de acoplamiento (60), colocadas cara a cara la una con
respecto a la otra, a lo largo de un eje común (67);
la mencionada placa con cavidades (60 y 94) posee
cavidades para puntales (64 y 86) dispuestas en posiciones
espaciadas de forma angular alrededor del mencionado eje común;
la mencionada placa con muescas (62) posee huecos
de muescas (70) en posiciones espaciadas de forma angular alrededor
del mencionado eje común y ubicados de forma yuxtapuesta con
respecto a las mencionadas cavidades para puntales;
puntales que transmiten par (66) en las
mencionadas cavidades para puntales (64 y 86). Cada puntal tiene
orejas primeras y segundas (80 y 82) en un borde (84) del mismo para
permitir el movimiento pivotante de los puntales alrededor de un
eje de oreja (90) que intersecta a las orejas. El borde opuesto
(88) de cada puntal se puede mover entre posiciones de acoplamiento
y desacoplamiento con respecto a uno de los mencionados huecos de
muescas, posibilitando así la transferencia de par unidireccional
entre las mencionadas placas;
un lubricante (99) que fluye entre la placa con
muescas y la placa con cavidades;
un resorte (98) ubicado en cada una de las
mencionadas cavidades para puntales (64 y 86) que predispone el
puntal respectivo hacia la placa con muescas. Cada uno de los
resortes mencionados acopla el puntal respectivo en una posición
intermedia entre los mencionados eje de oreja (90) y borde opuesto
(88);
en el que cada cavidad para puntal (64 y 86)
proporciona un margen de espacio suficiente por delante del borde
opuesto respectivo (88) del puntal (60) para permitir un movimiento
deslizante hacia delante del puntal respectivo durante la rotación
libre con el fin de causar el mencionado acoplamiento del resorte
(98) y el puntal (66) respectivos más cerca del eje de oreja (90),
reduciendo así la longitud del brazo del momento del resorte cuando
actúa sobre el puntal, lo que permite a las fuerzas de fricción del
lubricante en circulación (99) mantener al puntal en su posición
desacoplada e impedir que el puntal golpee contra los huecos de las
muescas (70) cuando la placa con muescas (62) y la placa con
cavidades (60 y 94) giran en sentido contrario la una con respecto
a la otra; y
en el que la mencionada placa con muescas (62)
incluye un carril periférico externo (71) en un lado orientado
radialmente hacia fuera de los huecos de las muescas (70), y en el
que cada cavidad para puntal mencionada proporciona un margen
suficiente de espacio para permitir un movimiento deslizante hacia
delante del puntal (66) y permitir que una esquina del puntal sea
soportada por el carril periférico externo, evitándose así los
mencionados golpes.
2. La unidad de acoplamiento de rueda libre de la
reivindicación 1, en la que cada cavidad para puntal (86)
mencionada proporciona un margen suficiente de espacio para
permitir un movimiento deslizante hacia delante del puntal
respectivo (66) que provoque el mencionado acoplamiento en el eje de
oreja (90).
3. La unidad de acoplamiento de rueda libre de la
reivindicación 1, en la que cada cavidad para puntal (86)
mencionada proporciona un margen suficiente de espacio para
permitir un movimiento deslizante hacia delante del puntal
respectivo (66) que produzca el mencionado acoplamiento en una
posición ubicada a una distancia del eje de oreja (90) de
aproximadamente el 20% de la longitud del puntal.
4. La unidad de acoplamiento de rueda libre de la
reivindicación 1, en la que cada cavidad para puntal (86)
mencionada proporciona un margen suficiente de espacio para
permitir un movimiento deslizante hacia delante del puntal
respectivo (66) a una distancia de aproximadamente el 50% de la
longitud del puntal.
5. La unidad de acoplamiento de rueda libre de
cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 4,
en la que los mencionados puntales (66) y la mencionada placa con
muescas (62) se han configurado de forma que el movimiento
deslizante hacia delante es causado por la fricción entre los
mencionados puntales y la mencionada placa con muescas.
6. La unidad de acoplamiento de rueda libre de
cualquiera de las reivindicaciones comprendidas entre la 1 y la 5,
en la que la mencionada placa con cavidades (94) es
estacionaria.
7. La unidad de acoplamiento de rueda libre de la
reivindicación 1, en la que cada una de las mencionadas cavidades
para puntales (86) ha sido ampliada lo suficiente como para
permitir un movimiento deslizante del puntal respectivo (86) en una
dirección tangencia) a la dirección de rotación de la placa con
muescas (62) durante la rotación libre para hacer que el mencionado
acoplamiento del resorte (98) y el puntal respectivos se produzca
más cerca del mencionado borde del puntal que del borde opuesto.
8. La unidad de acoplamiento de rueda libre de la
reivindicación 7, en la que el mencionado puntal (66) se puede
mover en la mencionada dirección tangencial a una posición en la que
las orejas (80 y 82) del puntal respectivo reaccionan bastante
plenamente a la fuerza de cada resorte.
9. La unidad de acoplamiento de rueda libre de la
reivindicación 8, en la que el mencionado acoplamiento se produce
en el eje de oreja (90) de cada puntal en la posición
mencionada.
10. La unidad de acoplamiento de rueda libre de
la reivindicación 7, en la que cada una de las mencionadas
cavidades para puntales (86) ha sido ampliada lo suficiente como
para permitir que se produzca el mencionado acoplamiento en una
posición ubicada a una distancia del eje de oreja respectivo de
aproximadamente un 20% de la longitud del puntal.
11. La unidad de acoplamiento de rueda libre de
la reivindicación 7, en la que cada una de las mencionadas
cavidades para puntales (86) ha sido ampliada lo suficiente como
para permitir un movimiento deslizante tangencial del puntal
respectivo (66) a una distancia de aproximadamente un 50% de la
longitud del puntal.
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