ES2282896T3 - Reductor coaxial de ayuda para el arranque con relacion creciente hasta acoplamiento directo. - Google Patents

Abstract

Reductor mecánico coaxial con reducción continuamente decreciente que utiliza una pluralidad de engranajes (3, 4) con radios variables para una fase de arranque de máquina giratoria, y dichos engranajes (3, 4) son de radios uniformemente variables, caracterizado porque la relación de reducción al final de la fase de arranque es de 1:1 en acoplamiento directo y porque el reductor ya no comprende entonces ninguna pieza en movimiento interno.

Description

Reductor coaxial de ayuda para el arranque con relación creciente hasta acoplamiento directo.

La presente invención se refiere al campo de las máquinas giratorias que necesitan rearranques frecuentes, como se da a conocer en el documento US 2.061.322 A y que corresponde al preámbulo de la reivindicación 1.

Un problema parcialmente resuelto es el del trabajo necesario para la puesta en velocidad cuando tiene lugar la fase de arranque en el curso de la cual la relación de reducción entre un árbol de entrada y un árbol de salida, habitualmente ideal para un régimen permanente, no es conveniente.

Son conocidos unos sistemas de caja de velocidades de cambio de marcha de bicicleta o de polea con brida variable.

Estos sistemas adolecen del inconveniente de ser complejos o de estar siempre en funcionamiento, incluso en régimen permanente.

Falta por tanto un sistema simple con reducción continuamente decreciente, que termina por una relación final de 1:1 en acoplamiento directo con ningún órgano en movimiento interno.

Este objetivo se alcanza mediante un reductor mecánico coaxial con reducción continuamente decreciente que utiliza una pluralidad de engranajes con radios variables para una fase de arranque de máquina giratoria, y dichos engranajes tienen unos radios uniformente variables, caracterizado porque la relación de reducción al final de la fase de arranque es de 1:1 en acoplamiento directo y porque el reductor no comprende ya piezas en movimiento interno al final de la fase de arranque.

Los engranajes con radios variables y con distancia entre ejes constante son bien conocidos en el campo de las bombas, compresores y caudalímetros, pero generalmente su curva primitiva está cerrada para permitir una rotación continua. Esto conduce a unas variaciones crecientes y decrecientes de dicho radio, con una relación de reducción que como consecuencia varía de la misma manera.

La presente invención utiliza unos engranajes con radios uniformemente variables, lo que provoca una relación de reducción asimismo uniformemente variable. Por su concepción, dichos engranajes presentan una discontinuidad del radio que impide una rotación continua. Por el contrario, pueden funcionar perfectamente durante un periodo transitorio. Para optimizar la amplitud angular útil, la invención prevé en una forma preferida, unos pares de engranajes que pueden funcionar ambos sobre una vuelta completa, lo que produce unos pares de engranajes simétricos y una posibilidad de reacoplamiento de los dientes, llamado también reengranado, después del paro en el punto de discontinui-
dad.

Estos engranajes recuerdan la forma de una porción de espiral limitada a una vuelta polar con unos radios que, para unas abscisas curvilíneas iguales de los puntos que les corresponden, medidas partiendo del extremo más próximo, deben presentar una suma constante igual a la distancia entre ejes. Se puede destacar que una porción de espiral logarítmica cuyo radio es una función exponencial del ángulo polar, limitada a una variación de 360º de este ángulo satisface esta condición, con la particularidad de tener un vector velocidad que tiene un ángulo constante con el radio.

La relación de reducción de dicho par de engranajes varía continuamente de r/R a R/r, correspondiendo r y R al mínimo y al máximo del valor del radio que se sitúan a nivel de la discontinuidad.

Es juicioso arrastrar este par de engranajes por un par de piñones con radios fijos que presentan una relación de R/r. Se obtiene por tanto una reducción que varía de R/r x r/R = (R/r)^{2} para la posición de partida, a R/r x r/R = 1 a la aproximación a la discontinuidad. El piñón mayor y el engranaje conductor son axialmente solidarios a fin de asegurar el arrastre citado. Se destaca que el engranaje final efectúa una vuelta completa para una rotación R/r veces mayor y en el mismo sentido del piñón menor de entrada.

Para realizar un sistema que no presente ya al final de la fase ninguna pieza en movimiento interno, la invención prevé que este eje intermedio común puede girar alrededor del eje del piñón conductor menor, como por ejemplo con un plato portarueda, con un dispositivo que impide una rotación en sentido contrario, y que las distancias entre ejes tienen la misma longitud. Este dispositivo puede ser una rueda con trinquete, un sistema con bloqueo, un tope, o cualquier otro sistema conocido por sí mismo. El eje del engranaje de salida es por tanto el mismo que el del piñón menor de entrada, lo que provoca al final de la fase una rotación del conjunto en acoplamiento directo sin movimiento relativo interno.

El final de la fase transitoria corresponde al final de una rotación de 360º de los engranajes con radios variables y del piñón mayor. Un dispositivo de bloqueo de rotación, que puede estar dispuesto indiferentemente sobre cualquiera de estas 3 ruedas, para entonces el mecanismo y el conjunto gira entonces alrededor del eje común de entrada y de salida. La desactivación temporal de este dispositivo permite al sistema colocarse de nuevo en la posición de partida para una nueva fase transitoria parada de nuevo después de una nueva rotación de 360º. También es posible conservar un bloqueo permanente al final de la fase y volver parcialmente o totalmente a la fase transitoria por una rotación inversa del piñón de entrada si el engranaje de salida puede girar también en sentido inverso, o por una rotación del eje intermedio en el sentido de funcionamiento con el engranaje de salida bloqueado, efectuando entonces el piñón de entrada la rotación inversa a la que ha efectuado anteriormente.

Otra forma de asegurar este bloqueo al final de la fase transitoria puede ser realizado sin dispositivo dedicado si la relación final de transmisión global resulta ligeramente sobremultiplicadora puesto que el sistema privilegia entonces el acoplamiento directo un poco antes de la discontinuidad. Esto se obtiene eligiendo la relación de los piñones de ataque ligeramente inferior a R/r. El desbloqueo para colocar de nuevo el sistema en la posición de partida se realiza mediante un dispositivo que asegura la pequeña rotación interna suplementaria necesaria.

El párrafo siguiente trata de las derivadas primera y segunda del radio de los engranajes con respecto al ángulo polar del punto situado sobre su curva primitiva. La variación de los radios de los engranajes puede ser regular para generar una variación regular de la relación de reducción, pero puede ser modulada en función de su rotación a fin de obtener velocidades de variación diferentes de dicha relación. Esto puede ser función del par de entrada en el caso en que éste es variable. Un pedal de bicicleta, por ejemplo, recibe un par según la posición de las manivelas, máximo en la horizontal y casi nulo en los puntos muertos alto y bajo. En este caso, la relación de reducción disminuye más rápidamente cuando el par disponible es más importante. Las formas generales de los engranajes permanecen unas espirales, pero sobre las cuales aparecen variaciones locales de radio.

Para mejorar el equilibrado del dispositivo, se puede aumentar el número de ruedas distintas del piñón de entrada distribuyéndolas de forma circular alrededor del eje común de entrada y salida y desplazando longitudinalmente los engranajes con radios variables. Esto permite también aumentar del par transmisible.

La invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada siguiente, con referencia al plano anexo en el cual las figuras representan una forma particular de realización de la invención.

La figura 1 representa una vista de la parte activa del reductor por el lado de salida con un funcionamiento en el sentido de las agujas del reloj. El piñón menor 1 es el piñón de entrada. Ataca el piñón mayor 2, representado en este ejemplo con una reducción de 3 y que es axialmente solidario de un engranaje conductor 3 que arrastra a su vez un engranaje conducido 4, simétrico al engranaje 3 y que presenta una curva primitiva que es una porción de espiral logarítmica cuyos extremos han sido alisados por unos arcos de círculo. Los radios en el punto de discontinuidad están también en una relación de 3 y se respeta la regla de la suma de los radios que permanece constante e igual a la distancia entre ejes para unas abscisas curvilíneas iguales a partir de los extremos. El engranaje 4 es el engranaje de salida. Un plato circular 5 asegura la función de portarueda para las ruedas 2 y 3 y solamente puede girar en el sentido de las agujas de un reloj gracias a un dispositivo no representado. El piñón menor de entrada 1, el plato portarueda 5 y el engranaje de salida 4 no son solidarios sobre el eje principal. El piñón mayor 2 y el engranaje 3 son solidarios sobre el árbol intermedio guiado loco por el plato 5.

La posición representada en la figura 1 corresponde a una posición intermedia con una reducción de 3 x 2 = 6.

La figura 2 representa la posición de discontinuidad correspondiente al mismo tiempo al inicio de la fase de arranque con una reducción de 3 x 3 = 9 y a la posición final de bloqueo con una reducción de 3 x 1/3 = 1.

Claims (5)

1. Reductor mecánico coaxial con reducción continuamente decreciente que utiliza una pluralidad de engranajes (3, 4) con radios variables para una fase de arranque de máquina giratoria, y dichos engranajes (3, 4) son de radios uniformemente variables, caracterizado porque la relación de reducción al final de la fase de arranque es de 1:1 en acoplamiento directo y porque el reductor ya no comprende entonces ninguna pieza en movimiento interno.

2. Reductor según la reivindicación 1, caracterizado porque los engranajes con radios variables son simétricos, porque comprende los piñones que presentan unos ejes comunes con dichos engranajes, y porque su relación es la misma que la relación entre los extremos de los radios de los engranajes.

3. Reductor según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende un dispositivo que bloquea la rotación de las ruedas al final de la fase de arranque en el punto de reducción mínima de 1:1 y la libera para el reengranado en el punto de reducción máximo.

4. Reductor según la reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los radios variables de los engranajes presentan unas velocidades de variación en función de su posición angular.

5. Reductor según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una pluralidad de engranajes desplazados longitudinalmente y repartidos alrededor del eje común de entrada y de salida.