ES2267155T3 - Cabrestante de volicidad variable. - Google Patents
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Abstract
Cabrestante de velocidad variable, que comprende: - un alojamiento (76): - un tambor del cabrestante (80) conectado de forma rotativa a dicho alojamiento (76); - un eje de accionamiento (75) con un primer y un segundo extremos opuestos; - un motor (70) del cabrestante conectado para hacer girar el segundo extremo de dicho eje de accionamiento (75); - unos medios para interconectar dicho tambor (80) del cabrestante y el primer extremo de dicho eje de accionamiento (75) de tal modo que dicho tambor (80) del cabrestante gira como respuesta al giro de dicho eje de accionamiento (75), comprendiendo dichos medios de interconexión unos medios de alta velocidad para el accionamiento de dicho tambor (80) del cabrestante a una primera velocidad, y unos medios de velocidad reducida para el accionamiento de dicho tambor (80) del cabrestante a una segunda velocidad que es inferior a la primera velocidad; - en el que dichos medios de alta velocidad comprenden unos medios de acoplamiento directo para conectar dicho eje de accionamiento (75) a dicho tambor (80) del cabrestante y para hacer que dicho tambor (80) gire a una velocidad igual a la velocidad de rotación de dicho eje de accionamiento (75); y - unos medios para seleccionar entre dichos medios de alta velocidad y dichos medios de baja velocidad, caracterizado porque dichos medios de interconexión comprenden unos medios de alta velocidad para accionar dicho tambor (80) del cabrestante a una primera velocidad definida, con una primera relación de engranajes definida, y unos medios de baja velocidad para accionar dicho tambor (80) del cabrestante a una segunda velocidad definida, con una segunda relación de engranajes definida que es inferior a la primera velocidad, y porque dichos medios de alta velocidad y dichos medios de baja velocidad están configurados para hacer girar dicho tambor (80) del cabrestante en la misma dirección de rotación como respuesta a la rotación de dicho eje de accionamiento (75) en una dirección, haciendo que dicho tambor (80) del cabrestante gire a una velocidad igual a la velocidad de rotación de dicho eje de accionamiento (75).
Description
Cabrestante de velocidad variable.
La presente invención se refiere a un
cabrestante hidráulico de velocidad variable para un vehículo, que
utiliza la energía del sistema de dirección asistida del vehículo
como fuente de energía hidráulica.
Las ventajas de disponer de un cabrestante
montado en un vehículo han sido apreciadas desde hace mucho tiempo.
En el caso de aventuras a campo a través, un cabrestante proporciona
un medio altamente efectivo para la extracción del vehículo cuando
queda atascado en el barro o cuando el vehículo ha quedado en alto
en un terreno montañoso. El cabrestante amplía los límites del
vehículo, animando al aventurero a campo a través a solicitarle al
vehículo unas prestaciones que en otro caso no se atrevería a
hacerlo, y cuando estas prestaciones han sido superadas, volver el
vehículo de nuevo a sus limitaciones operativas. El cabrestante
puede ser utilizado asimismo para una infinidad de otras
aplicaciones, comprendiendo el rescate de otros vehículos de
peligrosos pozos de barro, para retirar grandes objetos, tales como
árboles caídos, y para remolcar otros vehículos.
Aunque es necesario disponer de un cabrestante
de velocidad reducida y con un par elevado para desplazar cargas
pesadas, a menudo resulta deseable hacer funcionar el cabrestante a
una velocidad más elevada para tirar rápidamente de un cable flojo
antes de desplazar una carga o para recuperar rápidamente una larga
extensión de cable después de haber desplazado una carga. No se
conoce un medio adecuado y fiable para conmutar entre un
funcionamiento a alta velocidad y con un bajo par, a un
funcionamiento a velocidad reducida y con un par elevado en un
cabrestante montado en un vehículo.
Tradicionalmente, la mayoría de cabrestantes de
los vehículos han sido accionados por motores eléctricos conectados
a la batería del vehículo, tales como el cabrestante dado a conocer
por Dilks en la patente US nº 5.522.582. Estos cabrestantes
eléctricos requieren unas grandes cantidades de energía eléctrica
que pueden descargar rápidamente la batería del vehículo de este
modo como sobrecargar el motor del cabrestante durante un
funcionamiento
prolongado.
prolongado.
La patente US nº 3.682.442 da a conocer un
conjunto de un cabrestante manual con un eje central de toma de
potencia para realizar la rotación de un tambor exterior; cuando el
eje gira en el sentido de las agujas del reloj, el tambor realiza
una rotación directa en el sentido de las agujas del reloj mediante
un embrague de trinquete con una relación uno a uno, y cuando el
eje gira en sentido contrario al de las agujas del reloj el tambor
realiza una rotación en el sentido de las agujas del reloj a través
de un sistema de engranajes planetarios y de un embrague de
trinquete realizando el giro mediante una reducción de
engranajes.
La patente alemana nº 866.840 da a conocer un
cabrestante con un engranaje planetario entre un eje de
accionamiento y un tambor. Para modificar la velocidad de rotación
del tambor se utiliza un freno de banda mediante un variador
continuo de la velocidad de rotación.
Los cabrestantes hidráulicos son conocidos por
ofrecer diversas ventajas sobre los cabrestantes eléctricos.
Generalmente, los cabrestantes hidráulicos son más potentes, menos
complejos, más pequeños y capaces de un funcionamiento prolongado
sin solicitar esfuerzos excesivos al motor, y satisfacen unas
elevadas características de fiabilidad y de mantenimiento.
Tradicionalmente, los cabrestantes hidráulicos han sido diseñados y
adaptados para ser utilizados en aplicaciones específicas. Por
ejemplo, la patente US nº 4.950.125 de Gravenhorst, da a conocer la
utilización de un motor hidráulico de pistones radiales en un equipo
de conversión de una excavadora en grúa, para una mejora de las
características de caída libre; la patente US nº 5.176.364 de Bell,
da a conocer la utilización de un sistema de cabrestante con un
carrete de cable provisto de múltiples bobinas y que está accionado
por un motor diesel para ser utilizado en pozos de petróleo y de
gas; y la patente US nº 4.650.163 de Peterson da a conocer un
cabrestante hidráulico de conexión rápida para ser montado en un
enganche de tres puntos de un tractor.
Por lo menos, se ha realizado un intento para
incorporar un cabrestante hidráulico en otros vehículos no
comerciales. La patente US nº 3.788.605 de Johnson da a conocer un
cabrestante hidráulico de velocidad única con un motor hidráulico
alojado en el interior de una bobina de cable para ser utilizado en
un automóvil o en una embarcación. El motor hidráulico puede ser
accionado mediante la presión hidráulica de la bomba de la dirección
asistida de un automóvil o mediante el sistema de suministro de la
presión hidráulica de una embarcación. Sin embargo, el cabrestante
hidráulico de Johnson no proporciona un cabrestante que funcione a
velocidad variable o con un sistema de funcionamiento fiable y no
tiene en cuenta la seguridad del vehículo ni la seguridad
humana.
Por consiguiente, un objetivo de la presente
invención es proporcionar un cabrestante montado en un vehículo que
proporcione un funcionamiento a velocidad variable.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un cabrestante que pueda ser acoplado fácilmente al
sistema existente de suministro de energía hidráulica y al sistema
eléctrico del vehículo.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un cabrestante que sea capaz de un funcionamiento
continuado bajo cargas pesadas.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un cabrestante sencillo y de coste reducido.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un cabrestante que pueda funcionar de diversos modos,
hacia adelante, hacia atrás, para frenar y en rueda libre.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un cabrestante que pueda ser accionado a distancia
para permitir al operador mantener una distancia prudencial durante
el funcionamiento del cabrestante.
En respuesta a los objetivos anteriores y a
otros objetivos de la invención, la presente invención proporciona
un cabrestante de velocidad variable que se compone de un motor que
hace girar un eje de accionamiento, que, a través de un conjunto de
una reducción de engranajes, hace girar el tambor del cabrestante.
En la forma de realización preferida, el tambor del cabrestante
también puede ser accionado directamente por el eje de
accionamiento, de tal manera que el tambor del cabrestante y el eje
de accionamiento giran a la misma velocidad. Unos medios de
selección del acoplamiento permiten a un operador cambiar de un
funcionamiento a velocidad reducida y con un par elevado a un
funcionamiento a alta velocidad y con un par reducido.
En una forma de realización preferida de la
invención, se proporciona un conjunto de un reductor de engranajes
planetarios que comprende una rueda dentada anular y una pluralidad
de engranajes planetarios. Los engranajes planetarios, que son
accionados por el eje de accionamiento, engranan con la rueda
dentada anular y giran sobre dicha rueda dentada anular. Los ejes
de los engranajes planetarios están conectados al tambor del
cabrestante, de tal modo que cuando se selecciona un funcionamiento
a baja velocidad, el tambor gira a la misma velocidad con que los
engranajes planetarios giran alrededor del eje de accionamiento.
Asimismo, en la forma de realización preferida
se proporciona una modalidad de rueda libre en el cual la rueda
dentada anular puede girar libremente en el interior del alojamiento
del cabrestante, desacoplando de este modo el tambor del
cabrestante del eje de accionamiento. En esta modalidad, el tambor
del cabrestante puede girar libremente para permitir un rápido
desenrollado del cable.
Los medios para seleccionar un funcionamiento a
alta o baja velocidad comprenden una placa de acoplamiento que
acopla el tambor del cabrestante al eje de accionamiento, y un
mecanismo para desplazar en sentido axial la placa de acoplamiento
con respecto al eje de accionamiento. Cuando la placa de
acoplamiento es desplazada axialmente para engranar con el eje de
accionamiento, el tambor del cabrestante gira a la misma velocidad
que el eje de accionamiento. Cuando la placa de acoplamiento es
desplazada axialmente para desacoplarse del eje de accionamiento,
el tambor del cabrestante gira a una velocidad reducida, determinada
por la relación de reducción de los engranajes del conjunto
reductor de engranajes.
En la forma de realización preferida, se
proporcionan unos medios manuales de conmutación entre el
funcionamiento a alta y baja velocidad. Un resorte de compresión
fuerza un pistón contra la placa de acoplamiento, presionando dicho
pistón a la placa de acoplamiento para que se acople al eje de
accionamiento, haciendo que el tambor del cabrestante gire a alta
velocidad. Una empuñadura unida a una leva permite que el operador
empuje hacia atrás el pistón para desacoplar la placa de
acoplamiento del eje de accionamiento, de tal modo que el tambor
del cabrestante gire a baja velocidad.
Una forma de realización alternativa,
proporciona una conmutación a distancia entre el funcionamiento a
baja y a alta velocidad. En esta forma de realización, se da a
conocer un sistema de electroimanes que presiona el pistón hacia
atrás para desacoplar el eje de accionamiento cuando se activa la
bobina del electroimán mediante la energía eléctrica de la batería
del vehículo.
La presente invención proporciona asimismo un
cabrestante hidráulico a prueba de fallos y de velocidad variable,
que utiliza el sistema de dirección asistida del vehículo como
fuente de presión hidráulica. Una válvula con una pluralidad de
posiciones controla el caudal del fluido a un motor hidráulico. La
válvula dispone por lo menos, de un puerto de entrada conectado al
sistema de dirección asistida del vehículo para recibir el fluido
hidráulico, y por lo menos, de un puerto de salida conectado al
motor hidráulico para enviar el fluido hidráulico. El sistema
hidráulico de dirección asistida del vehículo suministra a la
válvula de forma continua fluido hidráulico a presión, y la válvula
controla el caudal del fluido hidráulico a presión al motor. El
fluido hidráulico a presión suministrado a la válvula es devuelto
de forma continua al sistema de dirección hidráulica del vehículo.
Unos medios de posicionado están conectados a la válvula para
disponerla en una posición seleccionada, determinada por un
controlador, que de forma selectiva envía la energía eléctrica a los
medios de posicionado de la válvula como respuesta a las entradas
del usuario.
En la forma de realización preferida de la
invención, se proporciona una válvula hidráulica de cuatro salidas.
El conjunto de la válvula comprende una primera y una segunda
bobinas eléctricas para controlar mediante un controlador el caudal
del fluido hidráulico a presión entre el sistema hidráulico de
dirección de un vehículo y un motor hidráulico accesorio de un
cabrestante unido al vehículo. Cada una de las primera y segunda
bobinas eléctricas presenta estados activados y sin activar. Un
primer puerto de la válvula está conectado al sistema de dirección
asistida del vehículo para recibir de forma continua fluido
hidráulico a presión del sistema hidráulico de dirección. Un
segundo puerto de la válvula está conectado al sistema hidráulico de
la dirección para dar salida de forma continua al fluido hidráulico
a presión al sistema hidráulico de la dirección. Un tercer puerto
de la válvula está conectado al motor del cabrestante para
suministrar fluido hidráulico a presión al motor del cabrestante
cuando la primera bobina eléctrica está en estado activado, haciendo
girar con ello el motor del cabrestante en una primera dirección.
Un cuarto puerto de la válvula está conectado al motor del
cabrestante para suministrar fluido hidráulico a presión al motor
del cabrestante cuando la segunda bobina eléctrica está activada,
haciendo girar con ello el motor del cabrestante en una
segunda
dirección.
dirección.
En la forma de realización preferida de la
invención, se proporciona un controlador de un cabrestante
hidráulico. El controlador controla el funcionamiento de un
cabrestante hidráulico que está unido a un vehículo provista de una
batería, mediante la activación selectiva de una o varias
electroválvulas unidas a una válvula hidráulica de control. La
interconexión del controlador con la batería y con la electroválvula
se realiza mediante un conector eléctrico conectado a un extremo de
un largo cable eléctrico. El otro extremo del cable eléctrico está
conectado al conmutador de seguridad de una unidad de control. El
conmutador de seguridad dispone de varias posiciones y activa de
forma selectiva la electroválvula cuando es presionado
manualmente.
También se prevé, en la forma de realización
preferida, un radiador conectado al sistema hidráulico de dirección
asistida para enfriar el fluido hidráulico.
A continuación se describirá la invención con
más detalle, haciendo referencia a los dibujos en los que las
referencias iguales indican elementos iguales o similares en los
diversos dibujos, en los que:
la Figura 1A es un vista en sección transversal
de un cabrestante de velocidad variable con un único conjunto de
engranajes planetarios y que emplea un accionamiento manual de los
elementos del cabrestante para seleccionar entre diversos modos de
funcionamiento del cabrestante;
la Figura 1B es una vista del conjunto
desmontado del engranaje planetario de la Figura 1A;
la Figura 1C es una vista explosionada del
conjunto del cabrestante de velocidad variable;
la Figura 1D es una vista de la placa de
acoplamiento desmontada y del conjunto del engranaje planetario de
la Figura 1A;
la Figura 2 es un diagrama esquemático del
cabrestante de la Figura 1A instalado en un vehículo con un sistema
hidráulico de dirección asistida;
la Figura 3A es un diagrama funcional de una
válvula hidráulica con las bobinas 1 y 2 desactivadas;
la Figura 3B es un diagrama funcional de la
válvula con la bobina 1 activada y la bobina 2 desactivada;
la Figura 3C es un diagrama funcional de la
válvula con la bobina 1 desactivada y la bobina 2 activada;
la Figura 4 es un diagrama de una forma de
realización preferida de un controlador a distancia para el
cabrestante de las Figuras 1A-D;
la Figura 5 es un diagrama que ilustra las
características generales de la instalación del cabrestante
hidráulico en un vehículo;
la Figura 6 es una vista en sección transversal
del cabrestante de la Figura 1A que utiliza la activación mediante
un electroimán de los elementos del cabrestante para seleccionar
entre los diversos modos de funcionamiento del cabrestante;
la Figura 7 es un diagrama esquemático del
cabrestante de la Figura 6 instalado en un vehículo;
la Figura 8 es un diagrama de una forma de
realización preferida de un controlador a distancia para el
cabrestante de las Figuras 6 y 9; y
la Figura 9 es una vista en sección transversal
de una forma de realización alternativa del cabrestante de
velocidad variable que incorpora unos conjuntos de engranajes
planetarios dobles con la activación mediante electroimanes de los
elementos del cabrestante para seleccionar entre los diversos modos
de funcionamiento del cabrestante.
Según una forma de realización preferida de la
presente invención, tal como aparece en las Figuras
1A-1D, se ilustra la configuración del equipo de un
cabrestante hidráulico 10 de velocidad variable para un
vehículo.
Un eje de accionamiento 75, accionado por el
motor hidráulico 70 de un cabrestante (Figura 2), se prolonga a
través del eje central del tambor 80 de un cabrestante que se
mantiene en posición mediante un soporte izquierdo 77 y el
alojamiento de una caja de engranajes 76. Una placa de montaje 79
proporciona un substrato sobre el cual descansan el soporte
izquierdo 77 y el alojamiento de la caja de engranajes 76 cuando
están unidos al vehículo. Unos orificios para pernos en la placa de
montaje 79 (que aparecen conjuntamente como 52) están alineados con
unos orificios roscados en el soporte izquierdo 77 (que aparecen
conjuntamente como 54), con unos orificios roscados en el
alojamiento de la caja de engranajes 76 (que aparecen conjuntamente
como 56), y con unos orificios en el parachoques 110 del vehículo
para el cabrestante (Figura 5). Tal como aparece en la Figura 1A,
el soporte izquierdo 77 y el alojamiento de la caja de engranajes 76
están montados en la placa base 79 y en el vehículo mediante unos
pernos que aparecen conjuntamente como 81a y 81b.
El soporte izquierdo 77 y el alojamiento de la
caja de engranajes 76 están conectados cerca de sus partes
superiores mediante dos tirantes de unión 87a y 87b. Aunque en la
forma de realización preferida están dispuestos dos tirantes de
unión 87a y 87b, se comprenderá que puede utilizarse asimismo un
único tirante. Además, se comprenderá que cuando se retiran los
tirantes de unión 87a y 87b, el soporte izquierdo 77, el alojamiento
de la caja de engranajes 76 y el tambor del cabrestante 80 ya no
están conectados y pueden ser retirados aparte simplificando con
ello el mantenimiento. Dicho de otro modo, el tambor del cabrestante
80 es mantenido en su sitio de forma efectiva y está soportado por
el soporte izquierdo 77 y por el alojamiento de la caja de
engranajes 76 cuando este último está conectado mediante los
tirantes 87a y 87b.
El tambor 80 del cabrestante está acoplado al
eje de accionamiento 75 a través de un reductor de engranajes
adecuado contenido en el interior del alojamiento de la caja de
engranajes 76, de tal modo que el tambor 80 gira como respuesta al
funcionamiento del motor 70 del cabrestante, soltando de esta manera
el cable 82 de la bobina 80 a medida que el motor 70 del
cabrestante gira hacia adelante y recuperando el cable 80 a medida
que el motor 70 del cabrestante gira en sentido contrario. Para
acoplar de forma adecuada el motor 70 del cabrestante y el tambor
80 del cabrestante y para proporcionar un par de salida suficiente
al tambor 80 del cabrestante, pueden utilizarse los aparatos y
procedimientos de reducción por engranajes habituales. En una forma
de realización preferida, el motor 70 del cabrestante es un motor de
velocidad reducida y de un par elevado, de 250 cm^{3} de
capacidad. Los suministradores adecuados para motores de este tipo
son White Hydraulics de Louisville, Kentucky, y la compañía Dan
Foss situada en Wisconsin.
No obstante, en las Figuras
1A-1C se ilustra un aparato de reducción de
engranajes preferido. El eje de accionamiento 75 del motor del
cabrestante se prolonga a través del eje del tambor 80 del
cabrestante y se acopla a un dispositivo de tres engranajes
planetarios 83a-c que giran sobre cada uno de los
ejes de los engranajes planetarios 63a-c. Tal como
aparece en la Figura 1B, un extremo del eje de los engranajes
planetarios 63a-c está unido a una placa 23 de
accionamiento del tambor. Los ejes de los engranajes planetarios
63a-c están espaciados radialmente 120 grados
alrededor del perímetro de la placa de accionamiento 23 del tambor.
La placa de accionamiento 23 del tambor está unida de forma rígida
al tambor 80 del cabrestante, por ejemplo mediante una soldadura. Un
chavetero 58 en el extremo del eje de accionamiento 75 se acopla a
los engranajes planetarios 83a-c, de tal modo que
los engranajes planetarios 83a-c giran como
respuesta a la rotación del eje de accionamiento 75. Una rueda
dentada anular 84 engrana con los engranajes planetarios
83a-c de tal modo que cuando la rueda dentada
anular 84 queda bloqueada en el alojamiento de la caja de engranajes
76 mediante una clavija 85 de la reducción de engranajes, la
rotación del eje de accionamiento 75 hace que el tambor 80 del
cabrestante gire a una velocidad inferior a la del eje de
accionamiento 75. En una forma de realización preferida, la
reducción de los engranajes conseguida mediante esta disposición es
de seis a uno (6:1). No obstante, debe entenderse que pueden
conseguirse otras reducciones de engranajes mediante la disposición
de reducción de engranajes que aparece en la figura.
Para una típica instalación en un vehículo, en
la que el motor 70 es accionado por el sistema de accionamiento de
la dirección del vehículo, la bomba 40 de accionamiento de la
dirección (Figuras 2 y 7) suministrará fluido hidráulico al motor
70 a una presión de 1.500 psi con un caudal de tres galones por
minuto. Esta configuración de la instalación proporciona un par
máximo de 10.500 pies-libras en el fondo del
arrollamiento del tambor y una velocidad de rotación nominal del
tambor de 8 r.p.m. durante el funcionamiento del motor. Sin embargo,
debe entenderse que el par máximo y la velocidad nominal de
rotación variarán dependiendo de la configuración de la instalación
de este modo como de la relación de reducción de engranajes
utilizada.
La clavija 85 de la reducción de engranajes
acopla mecánicamente la rueda dentada anular 84 al alojamiento 76
de la caja de engranajes mediante los retenes 67 a lo largo de la
superficie exterior de la rueda dentada anular 84, de tal modo que
cuando se retira la clavija 85, y con ello se separa de los retenes
67, la rueda dentada anular 84 y los engranajes planetarios 83
quedan desacoplados de su accionamiento con el tambor 80 del
cabrestante. En otras palabras, al retirar la clavija 85 de la rueda
dentada anular 84 se desacopla de manera efectiva el accionamiento
del eje 75 del motor del cabrestante del tambor 80 del cabrestante,
de tal modo que el tambor 80 del cabrestante gira libremente. De
esta manera, se da a conocer una posibilidad de funcionamiento en
rueda libre con lo que el cable 82 puede ser desenrollado del tambor
80 del cabrestante sin la ayuda del motor 70 del cabrestante. Esta
posibilidad de rueda libre es particularmente útil para un rápido
desenrollado del cable 82 del tambor 80 del
cabrestante.
cabrestante.
En un forma de realización preferida, la clavija
de la reducción de engranajes 85 es forzada contra la rueda dentada
anular 84 mediante un resorte 86. Para desacoplar la clavija 85 de
la rueda dentada anular 84, la clavija 85 es presionada en sentido
radial separándose de la rueda dentada anular 84 mediante el giro de
una leva 89, a la que está unida la clavija 85. Esta posición está
ilustrada en la Figura 1A. La leva 89 gira mediante una empuñadura
del selector de reducción de engranajes 88, de tal modo que el
tambor 80 del cabrestante puede quedar en rueda libre (tal como se
describe más adelante) cuando la empuñadura 88 de selección de la
reducción de engranajes está en la posición que aparece en la Figura
1A. Cuando se hace girar 180 grados la empuñadura 88 del selector
de la reducción de engranajes en sentido contrario a las agujas del
reloj, desde la posición que aparece en la Figura 1A, la rueda
dentada anular 84 queda bloqueada junto con el alojamiento 76,
anulando de este modo el funcionamiento en rueda libre.
En la Figura 6 se representa una forma de
realización alternativa de la invención con una clavija para la
reducción de engranajes activada mediante un electroimán. En esta
forma de realización, la clavija para la reducción por engranajes
85 se aparta del retén 67 de la rueda dentada anular 84, utilizando
un electroimán 148 para la reducción por engranajes que está unida
al alojamiento de la caja de engranajes 76. Cuando se activa la
bobina 152 del electroimán, la armadura 150 y la clavija 85 de la
reducción por engranajes, que están conectadas a la armadura 150,
se desplazan radialmente, alejándose de la rueda dentada anular 84.
Como resultado, la clavija 85 de la reducción de engranajes queda
desacoplada del retén 67 en la rueda dentada anular 84, de tal modo
que puede hacerse que la rueda dentada anular 84 gire libremente en
el interior del alojamiento de la caja de engranajes 76.
El tambor del cabrestante puede ser accionado a
alta velocidad y con un par reducido acoplando el giro del eje de
accionamiento 75 directamente al tambor del cabrestante 80 sin
reducción de engranajes. Una velocidad de rotación elevada del
tambor sirve para recuperar grandes longitudes de cable 82
desenrollado, una vez finalizadas las operaciones de desplazamiento
de cargas o para tensar un cable flojo 82 antes de desplazar una
carga. El acoplamiento del eje de accionamiento 75 al tambor 80 del
cabrestante se consigue mediante una placa de acoplamiento 120 que
puede desplazarse entre dos posiciones axiales: una posición de
velocidad reducida en la que el tambor 80 del cabrestante está
desacoplado del eje de accionamiento 75, y una posición de velocidad
elevada en la que el tambor del cabrestante está acoplado al eje de
accionamiento 75. Para la instalación en el vehículo descrita
anteriormente a modo de ejemplo (1.500 psi a tres galones por
minuto) la disposición de accionamiento directo proporciona una
velocidad de rotación nominal del tambor de 48 rpm y un par máximo
de 1.750 pies-libras cuando funciona el motor del
cabrestante.
Tal como se ilustra en la Figura 1D, la placa de
acoplamiento 120 de la forma de realización preferida es una placa
circular con una abertura 122 para una chaveta en su centro. La
forma de la abertura para la chaveta 122 encaja con la del
chavetero 58 del extremo del eje de accionamiento 75. La placa de
acoplamiento 120 presenta también tres aberturas
124a-c que están espaciadas radialmente 120 grados
alrededor de su perímetro. La posición y la separación de dichas
aberturas 124 coincide con la posición y la separación de los ejes
de los engranajes planetarios 63, que se extienden desde la placa
23 de accionamiento del tambor. Mediante esta disposición, la placa
de acoplamiento 120 queda conectada al tambor 80 del cabrestante
acoplando los ejes de los engranajes planetarios 63 a las aberturas
124. Las aberturas 124 tienen un diámetro suficiente para que la
placa de acoplamiento 120 se deslice libremente en sentido axial
sobre los ejes de los engranajes planetarios 63.
Haciendo referencia a la Figura 1A, cuando la
placa de acoplamiento 120 se desliza hacia el eje de accionamiento
75 debido a la fuerza aplicada por el resorte del pistón 130, el
orificio 122 de la chaveta de la placa de acoplamiento 120 se
acopla al chavetero 58 del extremo del eje de accionamiento 75,
haciendo que de esta manera la placa de acoplamiento 120 gire a la
misma velocidad que el eje de accionamiento 75. De esta manera, el
eje de accionamiento 75 queda acoplado directamente al tambor 80 del
cabrestante a través de la placa de acoplamiento 120 y a los ejes
de los engranajes planetarios 63. El resorte 130 del pistón evita
asimismo una mala alineación entre el chavetero 58 y el orificio de
la chaveta 122, manteniendo la placa de acoplamiento 120 contra el
chavetero 58 hasta que se consigue una alineación correcta gracias
al giro del chavetero o de otra forma. A medida que la placa de
acoplamiento 120 se desliza hacia el eje de accionamiento 75, si se
produce una mala alineación entre el orificio de la chaveta 122 y
el chavetero 58, el resorte del pistón 130 retendrá la placa de
acoplamiento 120 contra el eje de accionamiento 75 hasta que se
consiga una alineación correcta. De esta manera, el resorte del
pistón 130 ayuda a compensar y corregir una alineación inicial
incorrecta.
Se comprenderá que el funcionamiento del
cabrestante 10 a velocidad elevada únicamente se consigue cuando la
clavija 85 de la reducción de engranajes está retraída. En dicha
posición, la clavija 85 no está acoplada al retén 67 de la rueda
dentada anular 84, y la rueda dentada anular queda libre para girar
junto con el tambor 80 del cabrestante. Si la clavija 85 está
acoplada al retén 67 en la rueda dentada anular 84, entonces, debido
al engrane de los engranajes planetarios 83 con la rueda dentada
anular 84 y al acoplamiento del eje de accionamiento 75 con los
ejes 63 de los engranajes planetarios mediante la placa de
acoplamiento 120, no puede producirse la rotación de la rueda
dentada anular 84 ni la del eje de accionamiento 75. Dicho de otro
modo, cuando la clavija 85 está acoplada a un retén 67 y la placa
de acoplamiento 120 está acoplada al elemento de accionamiento 75,
el tambor 80 del cabrestante está en una posición bloqueada.
Aunque existen muchos mecanismos que pueden ser
utilizados para desplazar la placa de acoplamiento 120 en dirección
axial para acoplar o desacoplar el eje de accionamiento 75, las
Figuras 1A y 1C presentan el mecanismo de una forma de realización
preferida. Para desplazar la placa de acoplamiento 120 hacia el eje
de accionamiento 75, un resorte 130 del pistón 126 que está
comprimido entre un pistón 126 y el alojamiento de la caja de
engranajes 76, presiona el pistón contra la placa de acoplamiento
120. El orificio para la chaveta 122 de la placa de acoplamiento se
acopla al chavetero 58 tan pronto como ambos están alineados. Un
rodamiento de bolas 128 dispuesto entre la placa de acoplamiento
120 y el pistón 130 permite que la placa de acoplamiento 120 gire
libremente con respecto al pistón 126 cuando el pistón presiona
contra el rodamiento de bolas 128. Un juego de tres resortes de
chapa 138a-c de la placa de acoplamiento, que están
comprimidos entre la placa de acoplamiento 120 y los engranajes
planetarios 83a-c, presionan la placa de
acoplamiento 120 contra el rodamiento 128 y el pistón 126 de tal
modo que la placa de acoplamiento 120 mantiene un contacto constante
con el rodamiento 128. Los módulos elásticos de los resortes de la
placa de acoplamiento 138a-c son inferiores a los
del resorte 130 del pistón, de tal modo que cuando no se aplica
ninguna otra fuerza axial al pistón 126, la placa de acoplamiento
120 está obligada a acoplarse al eje de accionamiento 75.
Para desacoplar la placa de acoplamiento 120 del
eje de accionamiento 75, la varilla de un pistón 132 conectada al
pistón 126 es obligada a apartarse del eje de accionamiento 75
mediante el giro de una leva 136 a la que está unida la varilla del
pistón 132. Cuando el pistón 126 es forzado a apartarse del eje de
accionamiento 75, el resorte 130 del pistón queda comprimido y el
orificio de la chaveta 122 y el chavetero 58 se desacoplan. Está
situación está ilustrada en la Figura 1A. La leva 136 gira mediante
una empuñadura 134 de accionamiento directo.
El operador del cabrestante puede escoger entre
cuatro modos diferentes de funcionamiento del cabrestante que
dependen de las posiciones de la empuñadura 88 del selector de la
reducción de engranajes y de la empuñadura 134 del selector de
accionamiento directo. El funcionamiento del cabrestante a velocidad
reducida queda seleccionado cuando la empuñadura 134 del selector
de accionamiento directo está en la posición que aparece en la
Figura 1A, y la empuñadura 88 del selector de la reducción de
engranajes está girada 180 grados en sentido contrario a las agujas
del reloj, desde la posición que aparece en la Figura 1A. El
funcionamiento del cabrestante a alta velocidad se selecciona
cuando la empuñadura 134 del selector de accionamiento se gira 180
grados en dirección contraria a las agujas del reloj de la posición
mostrada en la Figura 1A, y la empuñadura 88 del selector de la
reducción de engranajes está en la posición que aparece en la Figura
1A. El funcionamiento del cabrestante en rueda libre se selecciona
cuando la empuñadura 134 del selector de accionamiento directo y la
empuñadura 88 del selector de la reducción de engranajes están en
las posiciones que aparecen en la Figura 1A. El cabrestante está
bloqueado/frenado (no hay rotación del tambor) cuando la empuñadura
134 del selector de accionamiento directo y la empuñadura 88 del
selector de la reducción de engranajes están giradas 180 grados en
sentido contrario a las agujas del reloj desde las posiciones que
aparecen en la Figura 1A.
Tal como se ilustra en la Figura 2, el
cabrestante 10 utiliza el suministro de presión hidráulica del
vehículo para accionar el motor 70 del cabrestante.
Preferentemente, se utiliza el sistema de dirección asistida del
vehículo 12 para proporcionar la presión hidráulica para el
funcionamiento del motor 70 del cabrestante. No obstante, se
entiende que pueden utilizarse otros suministros de presión
hidráulica si se dispone de ellas.
Los sistemas de dirección asistida varían en su
diseño, pero un sistema típico incorpora por lo menos una bomba
para la dirección asistida 40 y una caja de engranajes 60 para la
dirección asistida, o algún equivalente de la misma. Las bombas
típicas para la dirección asistida proporcionan un caudal de dos a
cuatro galones por minuto con unas presiones comprendidas entre
1.200 y 1.500 psi. Una válvula hidráulica 20 está conectada al
sistema de dirección asistida del vehículo 12 entre la bomba de la
dirección asistida 40 y la caja de engranajes 60 de la dirección
asistida. Las bombas típicas para la dirección asistida de los
automóviles disponen de una capacidad de salida de 4 galones a una
presión de 1.500 psi. El motor 70 del cabrestante está conectado a
la válvula 20 a través del conducto hidráulico de alta presión 26a y
28a. El fluido hidráulico a alta presión, desviado del sistema de
dirección asistida 12 mediante la válvula 20, hace girar el eje de
accionamiento 75 del motor 70 del cabrestante tanto hacia adelante
como hacia atrás.
En una forma de realización preferida, la
válvula 20 es una válvula HYDRAFORCE® SV10-47A de
cuatro vías, tres posiciones, con centro en tándem, accionada por
electroimán, y permite el funcionamiento simultáneo del motor 70
del cabrestante y de la caja de engranajes 60 de la dirección
asistida. La válvula 20 se acciona mediante dos bobinas eléctricas
30 y 32, cada una de las cuales pueda estar activada o desactivada.
Cuando ambas bobinas 30 y 32 están desactivadas, el fluido
hidráulico circula directamente desde la bomba 40 de la dirección
asistida a la caja de engranajes de la dirección asistida 60 sin
que circule fluido hidráulico por el motor 70 del cabrestante. La
Figura 3A ilustra funcionalmente el flujo del fluido hidráulico a
través de la válvula 20 cuando las bobinas 30 y 32 están
desactivadas. El fluido circula desde la bomba de la dirección
asistida 40 y entra en la válvula 20 a través del puerto 22. El
fluido sale a continuación directamente de la válvula 20 a través
del puerto 24 desde donde fluye a la caja de engranajes 60 de la
dirección asistida. Cuando las bobinas 30 y 32 están desactivadas,
no circula fluido a través de los puertos 26 y 28, de tal modo que
la válvula 20 funciona igual que un simple conector, conectando la
bomba de la dirección asistida 40 con la caja de engranajes 60 de
la dirección asistida.
Para enrollar de manera adecuada el tambor 80
del cabrestante, se libera el cable 82 desde el tambor 80 del
cabrestante activando la bobina 30. La Figura 3B ilustra el flujo
del fluido hidráulico a través de la válvula 20 cuando se activa la
bobina 30. Con la bobina 30 activada, el fluido hidráulico a alta
presión entra en la válvula 20 desde la bomba 40 a través del
puerto 22 y sale de la válvula 20 a través del puerto 28, desde
donde fluye al motor 70 del cabrestante. El fluido hidráulico a alta
presión que fluye siguiendo este camino actúa sobre el motor 70 del
cabrestante para hacerlo girar en dirección hacia adelante, soltando
de este modo el cable 82 al girar el tambor 80 del cabrestante. El
fluido hidráulico vuelve del motor 70 del cabrestante y penetra de
nuevo en la válvula 20 a través del puerto 26. El fluido que vuelve
a través del puerto 26 sale de la válvula 20 a través del puerto 24
desde donde fluye a la caja de engranajes 60. Este caudal de retorno
desde el motor 70 del cabrestante conserva una presión
suficientemente elevada para permitir el funcionamiento tanto del
motor 70 del cabrestante como de la caja de engranajes 60 cuando la
bobina 30 está activada. De este modo, el sistema 10 funciona como
un cabrestante hidráulico a prueba de fallos porque incluso si la
bobina 30 tuviera un fallo en estado activado, el fallo no
afectaría a la seguridad del vehículo o a su rendimiento. En otras
palabras, el sistema 12 de dirección asistida del vehículo
continuaría funcionando con seguridad incluso si la bobina 30 fuera
involuntariamente activada suministrando de forma continua presión
hidráulica al motor 70 del cabrestante. Como medida adicional de
protección contra fallos, un resorte (no representado) en el
interior de la válvula devuelve los puertos 22 a 28 de la válvula a
sus posiciones desactivadas en caso de un fallo de corriente
eléctrica en las bobinas 30 y 32.
El cable 82 se recupera en el tambor 80 del
cabrestante activando la bobina 32. La Figura 3C ilustra el flujo
de fluido hidráulico a través de la válvula 20 cuando la bobina 32
está activada. Con la bobina 32 activada, el fluido hidráulico
sigue un recorrido distinto a través de la válvula 20. Este
recorrido consiste en fluido hidráulico a alta presión que sale de
la bomba de potencia 40 de la dirección asistida, penetra en la
válvula 20 a través del puerto 22 y sale de la válvula 20 por el
puerto 26. Después de salir a través del puerto 26, el fluido actúa
sobre el motor 70 del cabrestante para hacerlo girar en sentido
inverso de tal modo que se enrolla el cable 82 del tambor 80 del
cabrestante. El fluido hidráulico vuelve del motor 70 del
cabrestante y entra de nuevo en la válvula 20 a través del puerto
28 desde donde sale a continuación de la válvula 20 por el puerto
24 con la presión suficiente para accionar la caja de engranajes 60
de la dirección asistida. Por consiguiente, se invierte totalmente
el caudal del fluido hidráulico dirigido desde la válvula 20 al
motor 70 del cabrestante y a continuación de nuevo a la válvula 20,
con respecto a la dirección del flujo creado al activarse la bobina
30.
Haciendo referencia de nuevo a la Figura 2, el
fluido hidráulico a baja presión que sale de la caja de engranajes
60 entra en un radiador 50 en el que se enfría el fluido hidráulico.
El fluido hidráulico enfriado sale a continuación del radiador 50 y
entra en la bomba 40 de la dirección asistida para volver a ganar
presión. El radiador 50 no es esencial para el sistema 12 de
dirección asistida del vehículo y generalmente se precisa
únicamente para el funcionamiento del motor 70 del cabrestante como
una medida adicional de protección del sistema de dirección
asistida 12 y del motor del cabrestante 70. Sin embargo, una vez
instalado, el radiador 50 funciona de manera continua para enfriar
el fluido hidráulico mientras el motor del vehículo está en
funcionamiento, proporcionando de esta manera un nivel adicional de
protección al sistema 12 de dirección asistida.
La energía eléctrica para activar las bobinas 30
y 32 la proporciona la batería 98 del vehículo. Tal como aparece en
la Figura 2, una conexión eléctrica 95 se extiende desde la batería
98 hasta un conector macho hundido 90 de cuatro clavijas que está
conectado a la clavija 91a. La línea 96 conecta eléctricamente la
bobina 30 a la clavija 92a, y la línea 97 conecta la bobina 32 a la
clavija 93a del conector macho 90. En esta forma de realización
preferida, la clavija 94a no se utiliza.
La Figura 7 ilustra una forma de realización
alternativa de la invención, en la que la clavija de la reducción
de engranajes 85 y la varilla 132 del pistón de accionamiento
directo son accionadas mediante las bobinas de unos electroimanes
148 y 140, respectivamente. La energía eléctrica para activar las
bobinas de los electroimanes 152 y 144 (Figura 7) la proporciona
también la batería 98 del vehículo. Una conexión eléctrica 95 se
extiende desde la batería 98 hasta un conector macho 90 hundido en
el que se conecta a la clavija 91a. En esta forma de realización,
el conector macho 90 está provisto de cinco clavijas, estando las
clavijas 91a, 92a y 93a configuradas como se ha descrito
anteriormente. Una línea 154 conecta eléctricamente el electroimán
de la reducción de engranajes 148 a la clavija 156a, y una línea
146 conecta eléctricamente el electroimán del accionamiento directo
140 a la clavija 94a del conector macho 90.
Tal como se ilustra en la Figura 5, el conector
macho 90 está montado sobre el parachoques normal 110 del
cabrestante para permitir un acceso fácil desde el exterior del
vehículo 200. Aunque el conector 90 puede ser macho o hembra, se
prefiere un conector macho para esta utilización, porque los
conectores machos generalmente toleran mejor la exposición al
polvo, al agua y a otros elementos naturales. Como medida adicional
de protección, las clavijas del conector 90 están preferentemente
hundidas en el canto del parachoques 110 y están protegidas de los
elementos mediante una tapa basculante normal (no representada)
unida al parachoques 110. De forma alternativa, el conector 90
puede montarse en cualquier punto fácilmente accesible del vehículo
200, comprendiendo el interior del vehículo.
Haciendo referencia de nuevo a la instalación de
la Figura 5, se ilustra en la misma un procedimiento preferido de
montaje del motor 70 del cabrestante y del tambor 80 del
cabrestante. Del mismo modo que el sistema 10 utiliza el sistema 12
de dirección asistida existente en el vehículo y la batería 98 para
incrementar la eficiencia y la facilidad de utilización reduciendo
al mismo tiempo el número de piezas y los costes, la instalación
del motor 70 del cabrestante y del tambor 80 del cabrestante se
mejora también utilizando equipos de montaje normalizados siempre
que sea posible. Un parachoques normal 110 para cabrestantes
proporciona una plataforma plana para el montaje de dichos
componentes, pero se apreciará que el motor 70 del cabrestante y el
tambor 80 del cabrestante pueden estar montados también en el
compartimento del motor del vehículo 112 con las adecuadas
precauciones de montaje. Preferentemente se utilizan plantillas
normalizadas de cuatro orificios para los pernos (no representadas)
de montaje de los cabrestantes eléctricos actuales para montar el
motor 70 y el tambor 80 del cabrestante en el parachoques 110.
En las formas de realización de las Figuras
1A-D y 2, la continuidad eléctrica entre la batería
98 y las bobinas 30 y 32 se establece de forma selectiva a través
del conjunto 100 del mando a distancia que aparece en la Figura 4.
En una forma de realización alternativa, los controles del
cabrestante pueden estar montados de origen en el interior del
vehículo. Además, se apreciará que el conjunto del cabrestante puede
ser accionado mediante un mando a distancia sin cable. El mando a
distancia 100 está unido al conector macho hundido 90 en el
parachoques del vehículo mediante un conector hembra 101. El
conector hembra 101 dispone preferentemente de un chavetero 99a que
encaja en la chaveta 99b del conector macho 90, garantizando de esta
manera una alineación adecuada de las clavijas 91a, 92a y 93a del
conector macho 90 con los alojamientos 91b, 92b y 93b del conector
hembra 101. Una vez alineadas adecuadamente, la clavija 91a se
introduce en el alojamiento 91b, la clavija 92a se introduce en el
alojamiento 92b y la clavija 93a se introduce en el alojamiento
93b.
El controlador 104 de la Figura 4 está provisto
de un conmutador de balancín 106 que está conectado eléctricamente
al conector hembra 101 mediante una prolongación del cable eléctrico
102, de tal modo que cuando se oprime el conmutador de balancín 106
en la posición "OUT" (desconectado) 106a, se establece la
continuidad entre la batería 98 del vehículo y la bobina 30,
liberando de esta manera el cable 82 del tambor 80 del cabrestante.
Cuando se oprime el conmutador del balancín 106 en la posición
"IN" (conectado) 106b, se establece la continuidad entre la
batería 98 del vehículo y la bobina 32, recuperando de esta manera
el cable 82 enrollándolo sobre el tambor 80 del cabrestante.
En las formas de realización alternativas de las
Figuras 6 y 7, en las que la clavija 85 de la reducción de
engranajes y la varilla 132 del pistón de accionamiento directo son
accionadas mediante electroimanes, y en la configuración de la
Figura 9 de accionamiento mediante electroimán, una forma de
realización preferida del conjunto del mando a distancia 100 es la
que aparece en la Figura 8. En este caso, además de la configuración
de clavija/alojamiento descrita anteriormente (91 a 93), la clavija
94a se introduce en el alojamiento 94b, y la clavija 156a se
introduce en al alojamiento 156b.
El controlador 104 que aparece en la Figura 8
permite al operador seleccionar entre los diversos modos de
funcionamiento del cabrestante. Dos conmutadores de palanca 162 y
164 están dispuestos para que el operador seleccione el modo
adecuado. El conmutador de palanca 162 para la selección de la
velocidad es un conmutador de palanca de dos posiciones que permite
que el operador conmute entre funcionamiento a alta y baja velocidad
del cabrestante, y el conmutador de palanca 164 es un conmutador de
palanca de tres posiciones que permite que el operador conmute
entre bloqueo, rueda libre y neutro. El conmutador 164 se coloca en
la posición "FREE" (libre) para el modo de rueda libre, y el
conmutador 164 se coloca en la posición "LOCK" (bloqueo) para
bloquear el tambor 80 del cabrestante. La posición "NEUTRAL"
permite que el cabrestante sea accionado en alta o baja velocidad
dependiendo de la posición del conmutador 162. Se oprime un
conmutador de balancín 160 a la posición "OUT" (desconectado)
160a, para liberar el cable 82 del tambor 80 del cabrestante según
el modo deseado. Oprimiendo el conmutador de balancín 160 a la
posición "IN" (conectado) 160b, se recupera el cable según el
modo seleccionado. El controlador 104 contiene los circuitos
lógicos necesarios para realizar el funcionamiento deseado del
cabrestante en base a las posiciones de los tres conmutadores 106,
162 y 164.
Por ejemplo, considerando la forma de
realización de la Figura 7, para liberar el cable 82 del tambor 80
del cabrestante en el modo a baja velocidad, se dispone el
conmutador 162 en la posición marcada "LOW" (baja), mientras
que el conmutador 164 se dispone en la posición "NEUTRAL". Esta
configuración de los conmutadores de palanca 162, 164 origina la
pérdida de la continuidad eléctrica entre la batería 98 del vehículo
y el electroimán de la reducción de engranajes 140, de tal modo que
la clavija de la reducción de engranajes 85 es obligada a
disponerse en la posición extendida mientras existe continuidad con
el electroimán de accionamiento directo 148, de tal modo que la
placa de acoplamiento 120 se desacopla del husillo del eje de
accionamiento 58, tal como se ha descrito anteriormente. De este
modo, con la rueda dentada anular 84 bloqueada y la placa de
acoplamiento 120 desacoplada, se libera el cable a velocidad
reducida manteniendo oprimido el conmutador 160 en la posición
"OUT" (desconectado) 160a. De la misma forma, el cable se
recupera a velocidad reducida manteniendo el conmutador 160 en la
posición "IN" (conectado) 106b.
Para liberar o recuperar cable a alta velocidad,
se coloca el conmutador de palanca 162 en la posición "HIGH"
(elevada) y el conmutador 164 se coloca en la posición
"NEUTRAL". Con esta configuración, la clavija del reductor de
engranajes 85 está retraída para desbloquear la rueda dentada anular
84, mientras que la placa de acoplamiento 120 se acopla al husillo
58 del eje de accionamiento.
Durante el funcionamiento, normalmente el
operador del cabrestante está fuera del vehículo para tener una
visión sin obstrucciones. El cable de prolongación 102 permite que
el operador guarde una distancia de seguridad durante el
funcionamiento del cabrestante. Se comprenderá que el cabrestante
puede ser accionado también estando el operador del cabrestante en
el interior del vehículo. Teniendo el motor del vehículo en marcha
para suministrar energía al sistema de dirección asistida del
vehículo 12, el operador oprime simplemente el conmutador de
palanca 106 en la posición deseada y mantiene la presión sobre el
conmutador de palanca 106 durante el tiempo preciso. El cable 82 se
desenrolla oprimiendo el conmutador de palanca 106 en la posición
"OUT" (desconectado) 106a, y el cable 82 se recupera
oprimiendo el conmutador de palanca 106 en la posición "IN"
(conectado) 106b. Una seguridad adicional del mando a distancia 100
es que si el operador suelta el conmutador de palanca 106, se
interrumpe la continuidad entre la batería 98 del vehículo y las
bobinas 30 y 32, cesando con ello el funcionamiento del motor 70
del cabrestante. Conectando el controlador 104 al vehículo mediante
un cable de prolongación 102 de diez pies por ejemplo, el operador
mantiene una distancia de seguridad durante el funcionamiento del
motor 70 del cabrestante.
Una ventaja significativa en cuanto a la
seguridad de este planteamiento de mando a distancia es que elimina
virtualmente la posibilidad de suministrar involuntariamente
electricidad a las bobinas 30 y 32. Incluso si se conecta
involuntariamente la corriente, el sistema está a prueba de fallos
debido a que el funcionamiento del sistema de dirección asistida 12
no queda afectado negativamente.
Se comprenderá que pueden utilizarse otros tipos
de válvulas con la capacidad suficiente para permitir el
funcionamiento simultáneo de la caja de engranajes 60 de la
dirección asistida y del motor 70 del cabrestante en vez de la
SV10-47A. Por ejemplo, puede utilizarse una válvula
con un único electroimán, si el único electroimán puede posicionar
la válvula de forma variable según los niveles variables de
excitación eléctrica.
Una forma de realización alternativa de la
invención, que aparece en la Figura 9, incorpora un conjunto de un
doble engranaje planetario para conseguir que el cabrestante
funcione con dos velocidades. Un chavetero 242 en el extremo de un
eje de accionamiento 248 acopla un juego de tres engranajes
planetarios compuestos 232a-c. Cada engranaje
planetario compuesto 232a-c se compone de un
engranaje planetario grande 234a-c un engranaje
planetario pequeño 236a-c, y un único eje de los
engranajes planetarios 233a-c, que están conectados
de forma rígida de tal modo que los engranajes planetarios grandes
234a-c y los engranajes planetarios pequeños
236a-c giran siempre a la misma velocidad.
Preferentemente, el engranaje planetario grande
234a-c, el engranaje planetario pequeño
236a-c y el eje de los engranajes planetarios
233a-c están formados de una sola pieza continua de
material. De forma alternativa, el engranaje planetario grande
234a-c y el engranaje planetario pequeño
236a-c están formados como una pieza única que gira
sobre el eje de los engranajes planetarios 233a-c
que está unido rígidamente a la placa de accionamiento 238 del
tambor.
Tal como aparece en la Figura 9, los ejes de los
engranajes planetarios 233a-c están unidos de forma
rotativa por un extremo a la placa 238 de accionamiento del tambor,
y el otro extremo a una placa de soporte 254. La placa de soporte
254 está fijada a la placa 238 de accionamiento del tambor mediante
tres pernos 258a-c de tal modo que los engranajes
planetarios compuestos 232a-c están aprisionados
entre la placa 238 de accionamiento del tambor y la placa de
soporte 254. Unos rodamientos de bolas 252a-c y
256a-c permiten que los engranajes planetarios
compuestos 232a-c giren libremente con respecto a la
placa 238 de accionamiento del tambor y a la placa de soporte 254.
Los engranajes planetarios compuestos 232a-c están
espaciados radialmente 120 grados alrededor del perímetro de la
placa 238 de accionamiento del tambor. La placa 238 de accionamiento
del tambor está unida rígidamente al tambor 250 del cabrestante,
mediante por ejemplo, una soldadura.
La rueda dentada anular grande 228 engrana con
los engranajes planetarios grandes 234a-c, de tal
modo que cuando la rueda dentada anular grande 228 está bloqueada
junto con el alojamiento de la caja de engranajes 226 mediante una
clavija 218 de bloqueo de la alta velocidad y la rueda dentada
anular pequeña 230 puede girar libremente con respecto al
alojamiento de la caja de engranajes 226, la rotación del eje de
accionamiento 248 hace que el tambor 250 del cabrestante gire a una
velocidad inferior a la del eje de accionamiento 248. La forma de
realización preferida de esta reducción de engranajes proporciona
una reducción de 5 a 1 de la velocidad de rotación del tambor del
cabrestante con respecto a la velocidad de rotación del eje de
accionamiento.
La rueda dentada anular pequeña 230 engrana con
los engranajes planetarios pequeños 236a-c, de tal
modo que cuando la rueda dentada anular pequeña 230 está bloqueada
junto con el alojamiento de la caja de engranajes 226 mediante una
clavija 220 de bloqueo de la velocidad reducida y la rueda dentada
anular grande 228 puede girar libremente con respecto al
alojamiento de la caja de engranajes 226, la rotación del eje de
accionamiento 248 hace que el tambor 250 del cabrestante gire a una
segunda velocidad inferior a la del eje de accionamiento 248. La
forma de realización preferida de esta disposición de reducción de
engranajes proporciona una reducción de 10 a 1 en la velocidad de
rotación del tambor del cabrestante con respecto a la velocidad de
rotación del eje de accionamiento.
La clavija de bloqueo 218 de la alta velocidad
acopla mecánicamente la rueda dentada anular grande 228 al
alojamiento de la caja de engranajes 226 mediante los retenes 244 a
lo largo de la superficie exterior de la rueda dentada anular
grande 228. Cuando la clavija de bloqueo 218 de la alta velocidad
está retraída, y por consiguiente separada de los retenes 244, la
rueda dentada anular grande 228 puede girar libremente con respecto
al alojamiento de la caja de engranajes 226. De manera similar, la
clavija de bloqueo 220 de la velocidad reducida acopla
mecánicamente la rueda dentada anular pequeña 230 al alojamiento de
la caja de engranajes 226 mediante los retenes 246 a lo largo de la
superficie exterior de la rueda dentada anular pequeña 230. Como se
aprecia en la Figura 9, cuando la clavija de bloqueo 220 de la
velocidad reducida está retraída, y por consiguiente separada de
los retenes 244, la rueda dentada anular pequeña 230 puede girar
libremente con respecto al alojamiento de la caja de engranajes
226.
Cuando las clavijas de bloqueo 218 y 220 están
acopladas a sus respectivos engranajes anulares 228 y 230,
bloqueando de este modo las ruedas dentadas anulares 228 y 230 con
respecto al alojamiento de la caja de engranajes 226, el tambor del
cabrestante 250 está bloqueado. Cuando las clavijas de bloqueo 218 y
220 están retraídas de sus respectivas ruedas dentadas anulares 228
y 230, liberando de este modo las ruedas dentadas anulares 228 y
230 para que giren libremente con respecto al alojamiento de la caja
de engranajes 226, el tambor del cabrestante 250 está en posición
de rueda libre.
Tal como aparece en la Figura 9, el
procedimiento preferido para desplazar las clavijas de bloqueo de
alta y baja velocidad 218 y 220 entre sus posiciones extendida y
retraída es mediante los electroimanes 210 y 212 y los resortes 222
y 224. Cuando las bobinas de los electroimanes 214 y 216 están
activadas, las clavijas 218 y 220 está retraídas y las respectivas
ruedas dentadas anulares 228 y 230 quedan desbloqueadas y pueden
girar libremente. Cuando las bobinas de los electroimanes 214 y 216
están desactivadas, los resortes 222 y 224 obligan a las clavijas
218 y 220 a disponerse en sus posiciones extendidas.
A partir de la descripción anterior y de los
dibujos adjuntos, se considera y resultará evidente para los
expertos en la materia, que pueden introducirse modificaciones y/o
variaciones en las formas de realización de la invención. En virtud
de ello, se pretende expresamente que la descripción anterior y los
dibujos adjuntos tengan un carácter meramente ilustrativo y no
limitativo de las formas de realización preferidas, y que el
alcance de la presente invención esté definido por las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (13)
1. Cabrestante de velocidad variable, que
comprende:
- -
- un alojamiento (76):
- -
- un tambor del cabrestante (80) conectado de forma rotativa a dicho alojamiento (76);
- -
- un eje de accionamiento (75) con un primer y un segundo extremos opuestos;
- -
- un motor (70) del cabrestante conectado para hacer girar el segundo extremo de dicho eje de accionamiento (75);
- -
- unos medios para interconectar dicho tambor (80) del cabrestante y el primer extremo de dicho eje de accionamiento (75) de tal modo que dicho tambor (80) del cabrestante gira como respuesta al giro de dicho eje de accionamiento (75), comprendiendo dichos medios de interconexión unos medios de alta velocidad para el accionamiento de dicho tambor (80) del cabrestante a una primera velocidad, y unos medios de velocidad reducida para el accionamiento de dicho tambor (80) del cabrestante a una segunda velocidad que es inferior a la primera velocidad;
- -
- en el que dichos medios de alta velocidad comprenden unos medios de acoplamiento directo para conectar dicho eje de accionamiento (75) a dicho tambor (80) del cabrestante y para hacer que dicho tambor (80) gire a una velocidad igual a la velocidad de rotación de dicho eje de accionamiento (75); y
- -
- unos medios para seleccionar entre dichos medios de alta velocidad y dichos medios de baja velocidad,
caracterizado porque dichos medios de
interconexión comprenden unos medios de alta velocidad para accionar
dicho tambor (80) del cabrestante a una primera velocidad definida,
con una primera relación de engranajes definida, y unos medios de
baja velocidad para accionar dicho tambor (80) del cabrestante a una
segunda velocidad definida, con una segunda relación de engranajes
definida que es inferior a la primera velocidad, y porque dichos
medios de alta velocidad y dichos medios de baja velocidad están
configurados para hacer girar dicho tambor (80) del cabrestante en
la misma dirección de rotación como respuesta a la rotación de dicho
eje de accionamiento (75) en una dirección, haciendo que dicho
tambor (80) del cabrestante gire a una velocidad igual a la
velocidad de rotación de dicho eje de accionamiento (75).
2. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 1, en el que dichos medios de selección comprenden
unos medios elásticos de control para compensar la falta de
alineación entre el eje de accionamiento (75) y dichos medios de
interconexión.
3. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 1, en el que dichos medios de baja velocidad
comprenden unos medios para conectar dicho eje de accionamiento (75)
a dicho tambor (80) del cabrestante y para hacer que dicho tambor
(80) del cabrestante gire a una velocidad que es inferior a la
velocidad de rotación de dicho eje de accionamiento (75).
4. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 3, en el que dichos medios de reducción de
engranajes comprenden un conjunto de un engranaje planetario que
presenta:
una rueda dentada anular (84);
una pluralidad de engranajes planetarios (83a a
83c) para ser accionados por el primer extremo de dicho eje de
accionamiento (75) mientras está engranado con dicha rueda dentada
anular (84); y
una pluralidad de ejes de engranajes planetarios
(63a a 63c) sobre los que giran dichos engranajes planetarios (83a
a 83c), estando conectado cada uno de dichos ejes de engranajes
planetarios (63a a 63c) a dicho tambor (80) del cabrestante.
5. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 4, en el que dichos medios de alta velocidad
comprenden unos medios de acoplamiento directo para conectar dicho
eje de accionamiento (75) a dicho tambor (80) del cabrestante,
comprendiendo dichos medios de acoplamiento directo una placa de
acoplamiento (120) con un primer y un segundo lados opuestos,
comprendiendo la placa de acoplamiento (120):
una abertura central (122) a través del centro
de la placa, con un chavetero para ser accionado por el primer
extremo de dicho eje de accionamiento (75); y
una pluralidad de aberturas periféricas (124a a
124c) situadas radialmente alrededor de la abertura central (122),
siendo el número de las aberturas periféricas por lo menos tan
grande como el número de ejes de los engranajes planetarios y con
una relación de separación con respecto a dichos ejes de los
engranajes planetarios de tal modo que cada abertura periférica
está situada para alojar un eje periférico.
6. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 5, en el que dichos medios para seleccionar entre
dichos medios de alta velocidad y dichos medios de baja velocidad
comprenden unos medios para desplazar la placa de acoplamiento
(120) entre dichas primera y segunda posiciones axiales con respecto
a dicho eje de accionamiento (75), acoplándose la abertura central
(122) de dicha placa de acoplamiento (120) con el primer extremo de
dicho eje de accionamiento (75) cuando se encuentra en la primera
posición axial y desacoplándose el primer extremo de dicho eje de
accionamiento (75) cuando se encuentra en la segunda posición
axial.
7. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 6, en el que dichos medios para desplazar dicha
placa de acoplamiento (120) entre dos posiciones axiales,
comprenden:
un pistón (126) con un primer y segundo extremos
opuestos;
un resorte del pistón (130) comprimido entre el
segundo extremo del pistón y la superficie interior de dicho
alojamiento (76), acercando el resorte del pistón (130) al pistón
(126) hacia la placa de acoplamiento (120) y el eje de
accionamiento (75);
un rodamiento (128) dispuesto entre el primer
extremo del pistón y el segundo lado de la placa de acoplamiento
(120), permitiendo el rodamiento (128) la libre rotación de la placa
de acoplamiento (120) con respecto al primer extremo del
pistón;
unos medios para desplazar dicho pistón entre
una posición de retención correspondiente a la segunda posición
axial de la placa de acoplamiento (120) y una posición de liberación
correspondiente a la primera posición axial de la placa de
acoplamiento (120); y
una pluralidad de resortes de la placa de
acoplamiento (138a a 138c) comprimidos entre los engranajes
planetarios (83a a 83c) y el primer lado de dicha placa de
acoplamiento (120), alejando dichos resortes (138a a 138c) la placa
de acoplamiento (120) de dicho eje de accionamiento (75),
presentando la totalidad de los resortes de la placa de
acoplamiento un módulo elástico inferior al módulo elástico del
resorte (130) del pistón.
8. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 7, en el que dichos medios de selección
comprenden:
una clavija (85) de bloqueo de la rueda dentada
anular con una posición extendida y una posición retraída, de tal
modo que la rueda dentada anular (84) está bloqueada cuando la
clavija (85) de bloqueo de la rueda dentada anular está extendida y
la rueda dentada anular (84) está desbloqueada cuando la clavija
(85) de bloqueo de la rueda dentada anular está retraída; y
unos medios para desplazar dicho pistón (126)
entre sus posiciones de retención y de liberación;
en el que dicho tambor (80) del cabrestante gira
a baja velocidad cuando dicha rueda dentada anular (84) está
bloqueada y dicho pistón (126) se encuentra en su posición de
retención, girando dicho tambor (80) del cabrestante a alta
velocidad cuando dicha rueda dentada anular (84) está desbloqueada y
dicho pistón (126) se encuentra en su posición de liberación,
estando bloqueado dicho tambor (80) del cabrestante cuando dicha
rueda dentada anular (84) está bloqueada y dicho pistón (126) se
encuentra en su posición de liberación, y girando libremente dicho
tambor (80) del cabrestante cuando dicha rueda dentada anular (84)
está desbloqueada y dicho pistón (126) se encuentra en su posición
de retención.
9. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 8, en el que dichos medios para desplazar dicho
pistón (126) comprenden una palanca con una leva adyacente al
segundo extremo de dicho pistón, siendo desplazable dicha palanca
con la leva entre una posición de acoplamiento para desplazar el
pistón (126) a su posición de liberación, de tal modo que la placa
de acoplamiento (120) se desplaza a su primera posición axial y se
acopla al primer extremo de dicho eje de accionamiento (75), y una
posición de retención para desplazar el pistón (126) a su posición
de retención de tal modo que la placa de acoplamiento (120) se
desplaza a su segunda posición axial y se desacopla del primer
extremo de dicho eje de acoplamiento (75).
10. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 8, en el que dichos medios para desplazar dicho
pistón (126) comprenden:
un electroimán de accionamiento directo con unos
estados activado y desactivado, estando conectado dicho electroimán
para disponer dicho pistón (126) en su posición de retención cuando
dicho electroimán está en estado activado y para disponer dicho
pistón (126) en su posición de liberación cuando dicho electroimán
está en un estado desactivado; y
un conmutador de accionamiento directo para
activar y desactivar selectivamente dicho electroimán de
accionamiento directo.
11. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 8, que comprende además unos medios para desplazar
dicha clavija de bloqueo (85) de la rueda dentada anular entre sus
posiciones extendida y retraída.
12. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 11, en el que dichos medios para desplazar dicha
clavija de bloqueo (85) de la rueda dentada anular comprenden una
palanca con una leva dispuesta para desplazar la clavija (85) entre
sus posiciones extendida y retraída según la posición de la
palanca.
13. Cabrestante de velocidad variable según la
reivindicación 11, en el que dichos medios para desplazar dicha
clavija de bloqueo (85) de la rueda dentada anular comprenden:
un electroimán de la reducción de engranajes
(148) con unos estados activado y desactivado, estando conectado
dicho electroimán para disponer dicha clavija de bloqueo (85) en su
posición retraída cuando dicho electroimán está activado y para
disponer dicha clavija de bloqueo (85) en su posición extendida
cuando dicho electroimán está desactivado; y
un conmutador para la reducción de engranajes
para activar y desactivar selectivamente dicho electroimán de
accionamiento directo.
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