ES2348572T3 - Transmision coaxial. - Google Patents

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ES2348572T3
ES2348572T3 ES08734590T ES08734590T ES2348572T3 ES 2348572 T3 ES2348572 T3 ES 2348572T3 ES 08734590 T ES08734590 T ES 08734590T ES 08734590 T ES08734590 T ES 08734590T ES 2348572 T3 ES2348572 T3 ES 2348572T3
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Abstract

Transmisión coaxial, especialmente transmisión de un eje hueco para su aplicación en la tecnología industrial de propulsión con alta densidad de potencia, con un elemento propulsor (7), un elemento (3) y un elemento de salida, en cuyo caso una multiplicación, así como la transmisión de un momento de propulsión entre el elemento propulsor (7) y el elemento de salida, tiene lugar a través de múltiples segmentos dentados (5) radialmente móviles, caracterizada en que, únicamente un contorno lateral dentado (11.1, 11.2) del contorno dentado (6) de los segmentos dentados (5) y/o un contorno lateral (12.1, 12.2) de un engranaje (13) de un engranaje interno (15) de una rueda hueca (1), con respecto a un eje de transmisión (M), presenta un contorno dentado, lo cual permite un contacto total de superficies en la zona de engranaje, el cual se alcanza mediante la ejecución de la hélice logarítmica.

Description

El presente invento se refiere a una transmisión coaxial, especialmente una transmisión de eje hueco para su aplicación en la tecnología industrial de propulsión con alta densidad de potencia, con un elemento propulsor, un elemento y un elemento de salida, en cuyo caso una multiplicación, así como la transmisión de un momento de propulsión entre el elemento propulsor y el elemento de salida, tiene lugar a través de múltiples segmentos dentados radialmente móviles.
Estado de la tecnología
Las transmisiones más habituales son conocidas en el mercado y son utilizadas en múltiples formas y ejecuciones. En el caso de una transmisión coaxial, su característica es que un segmento dentado se mueve en un engranaje interior de una rueda hueca a través de un elemento propulsor provisto con un contorno, con el fin de conseguir una multiplicación y transmitir un momento.
En este caso se eligen las simetrías habituales entre los bordes de los dientes del segmento dentado y la geometría del engranaje interior de una rueda hueca, de tal modo que los bordes de dientes del segmento dentado se tocan en forma de línea en frente del engranaje interior de la rueda hueca.
Resulta desventajoso en este caso que únicamente mediante el contacto de tipo lineal tiene lugar una transmisión de fuerza y de momentos.
Debido a este contacto de tipo lineal con rozamiento entre un contorno de un borde de diente del segmento dentado, así como un contorno del engranaje interior de la rueda hueca, se produce una gran carga (presión) con gran desgaste especialmente en el caso de fuerzas muy elevadas.
El documento FR 755284 se considera como el estado de la
tecnología más cercano y presenta las características del término general de la reivindicación 1.
Objetivo
Es por ello que el presente invento tiene como objetivo crear una transmisión coaxial que elimine las desventajas mencionadas, con el cual se debe poder mejorar una transmisión de grandes momentos de segmentos dentados radialmente móviles en respecto a los engranajes internas de ruedas huecas, al mismo tiempo con un desgaste reducido.
Solución del objetivo
La consecución de dicho objetivo conlleva que un contorno exterior de las caras de los dientes de un contorno dentado de los segmentos dentados y/o un contorno de bordes de un engranaje interior de una rueda hueca, con respecto a un eje de transmisión, presentan un contorno dentado, lo cual permite que haya contacto entre superficies en la zona de engranaje, lo que se consigue mediante la realización de la espiral logarítmica.
En el caso del presente invento resulta especialmente ventajoso que a continuación del contorno dentado de un segmento dentado, especialmente en el área de los bordes de los dientes del contorno, se encuentra una espiral logarítmica. La espiral logarítmica describe una curva que
corta
todas las líneas que parten desde el origen con el
mismo
ángulo α. Su recorrido se describe mediante la
siguiente fórmula:
r = e^aα con: tan α = 1/a
Exactamente el mismo contorno se elige también como contorno de un engranaje, especialmente de un engranaje interior de la rueda hueca.
En este caso se consigue el contacto de las superficies en su totalidad entre un contorno de los bordes de los dientes del segmento dentado y el contorno de los bordes de los dientes del engranaje en la zona de actuación de ambos bordes de dientes del segmento dentado con el engranaje de la rueda hueca.
Debido a la geometría de la espiral logarítmica con el contacto de la superficie completa al mover radialmente el segmento dentado en el engranaje interior de la rueda hueca se garantiza una distribución óptima de la carga (distribución de la presión), de tal modo que es posible una transmisión óptima de grandes momentos con un mínimo desgaste, especialmente homogéneo.
De este modo se puede aumentar sustancialmente la vida útil de una transmisión coaxial de este tipo, en cuyo caso se pueden transmitir al mismo tiempo momentos muy grandes. De este modo se garantiza el contacto de las superficies independientemente del radio y del tamaño de la transmisión.
En este caso se puede elegir libremente un ángulo α entre 5º y 85º, preferiblemente entre 15º y 45º mediante la correspondiente función de la espiral logarítmica, de tal modo que también se puede influir sobre diferentes geometrías de los bordes de los dientes del engranaje interior así como de los segmentos dentados. Independientemente del radio, con la elección de una espiral logarítmica determinada se pueden fabricar transmisiones coaxiales de un tamaño correspondientemente distinto con diámetros diferentes, en los cuales se puede utilizar el mismo segmento dentado. Esto también supone una gran ventaja ya que el mismo segmento dentado puede ser utilizado para transmisiones coaxiales dimensionadas con tamaños diferentes.
Mediante la adaptación de un pie redondeado de rueda
hueca, doblado de la forma correspondiente, a la acodadura del cabezal del segmento dentado se puede influir sobre la forma de empujar el segmento dentado hacia atrás, libre de golpes y guiada de forma obligada, en el caso de que éste atraviese el pie del diente del engranaje interior de la rueda hueca. De este modo se crea una transición libre de golpes entre los movimientos de subida y de bajada.
Descripción de figuras
Otras ventajas, características y detalles del invento resultan de la siguiente descripción de ejemplos preferidos de ejecución, así como también del dibujo; el cual muestra en la
-Figura 1: una representación esquemática de una sección transversal a través de una transmisión coaxial;
-Figura 2: una representación esquemática de una vista en planta sobre una ejecución de un contorno de un borde de un diente o de un contorno de un engranaje interno de una rueda hueca;
-Figura 3: una representación esquemática de una sección aumentada en el área entre el contorno del engranaje interior de la rueda hueca así como de un segmento dentado.
Conforme a la figura 1 una transmisión coaxial R presenta una rueda hueca 1, la cual posee un engranaje 2 que se encuentra en el interior. Dentro de la rueda hueca 1 un elemento 3 está preferiblemente ejecutado como un elemento de salida, insertado en forma de un anillo, en cuyo caso dentro del elemento 3 en forma de anillo están colocados numerosos segmentos dentados 5 radialmente lado a lado e insertados en las guías correspondientes 4. Los segmentos dentados 5 están colocados dentro de las guías 4, encontrándose desplazados radialmente a los dos lados y presentan por un extremo un contorno dentado 6 o bien un contorno de bordes de dientes.
Dentro del elemento 3, donde se lleva a cabo la
recepción de los segmentos dentados 5 está previsto un elemento propulsor 7, realizado como un eje o un eje hueco, que presenta un perfil exterior 8, el cual puede estar realizado por ejemplo con un contorno 9 como una elevación de forma poligonal o en relieves.
También se ha previsto un cojinete entre el contorno exterior 9 del perfil 8 del elemento propulsor 7 y el elemento 3, especialmente el elemento de salida, o bien en un extremo de los segmentos dentados 5, dicho cojinete no ha sido representado aquí con más detalle. Como cojinete se podrían utilizar rodamientos, cojinetes de fricción o similares, los cuales abrazan el contorno exterior 9 del perfil 8 del elemento propulsor 7.
En lo que respecta al funcionamiento de la transmisión coaxial anteriormente descrita se indica la solicitud de patente alemana DE 102006042786.
El presente invento consiste en un perfeccionamiento de la transmisión anteriormente mencionada.
Conforme a la figura 2 se muestra una representación esquemática de una espiral logarítmica Ln, la cual nace de un eje de transmisión M de una transmisión coaxial R. La espiral Ln elegida puede presentar cualquier ángulo de subida α.
En el caso del presente invento resulta especialmente ventajoso adaptar un contorno de borde de diente exterior 11.1, 11.2 de los segmentos dentados 5, así como un contorno de borde de dientes interior 12.1 y 12.2 del engranaje interno (15), al contorno o bien al recorrido de la espiral logarítmica Ln dependiendo de un ángulo de subida α constante. En este caso ambos contornos de bordes de dientes 11.1, 11.2 o bien 12.1 y 12.2 son especularmente simétricos a un centro de eje A.
Independientemente del radio r elegido cualquier línea, que parta del eje de transmisión M de la transmisión coaxial R, corta el contorno de borde de dientes 11.1 ó 11.2, ó bien
12.1 ó 12.2 con el mismo ángulo α. El ángulo α puede ser
elegido libremente, o bien estar definido por la función de la espiral logarítmica Ln elegida.
En el caso de que se desplacen los segmentos dentados 5 con sus bordes de los dientes 11.1 o bien 11.2 con respecto a los bordes de dientes 12.1 o bien 12.2 del engranaje interior 15 a lo largo de la espiral logarítmica Ln, siempre se encuentran cara a cara las áreas del borde con el mismo ángulo de subida α. De este modo siempre existe un contacto de dientes óptimo. Las más mínimas diferencias de acodadura en el área del borde del diente se compensan elásticamente ya con las fuerzas mínimas en el caso de bordes de dientes del segmento dentado 8 desplazados correspondientemente con respecto al engranaje interior 15. Es por ello que en todo el área del propio engranaje se puede hablar de un contacto de superficies.
Esto significa que no tiene lugar un desplazamiento lineal, sino un desplazamiento por la superficie entre el segmento dentado 5 y el engranaje interior 15 de la rueda hueca 1, lo que garantiza una transmisión de momentos muy elevada con un desgaste los más reducido posible.
Además, en el caso del presente invento resulta especialmente ventajoso que se haya formado un pie redondeado de rueda hueca 16 entre dos engranajes adyacentes 13 en el área del pie de diente 14 del engranaje interior de la rueda hueca 15, la cual se adapta tangencialmente con un contorno al contorno 12.1, 12.2 del engranaje 13, o bien del engranaje interior 15.
En este caso el acodamiento es menor que la curvatura de la cabeza 17 del segmento dentado 5. La curvatura de la cabeza 17 del segmento dentado 5 también está adaptada tangencialmente pasando por los contornos de bordes de dientes 11.1, 11.2 del borde de diente 6. De este modo se garantiza una transición libre de golpes entre cada uno de los movimientos de subida y bajada de los segmentos dentados
5.
Sin embargo, es importante en el caso del presente invento, que para la transmisión de las fuerzas y de los momentos más grandes se consiga, especialmente en el área de un engranaje 13 de la rueda hueca 1, un contacto lo más
5 completo y permanente posible entre las superficies, entre un borde del diente 12.1, o bien 12.2 del engranaje interior 15, y un borde del diente 11.1, o bien 11.2 del segmento dentado 5, hasta las proximidades del pie redondeado de la rueda hueca 16.
10 Además, debido al movimiento de elevación libre de golpes del segmento dentado 5 se puede evitar un retorno guiado obligatorio del segmento dentado 5 en el caso de una ejecución del contorno del borde de los dientes 11.1, 11.2, o bien del contorno 12.1, 12.2 del engranaje interior 15 de la
15 rueda hueca 1, y el movimiento de retorno de los segmentos dentados 5 tiene lugar por sí solo debido al diseño del contorno de los bordes de los dientes.
Lista de números de referencia
1
Rueda hueca 33 66
2
Engranaje 34 67
2’
Hueco entre dientes 35 68
3
Elemento 36 69
4
Guía 37 70
5
Segmento dentado 38 71
6
Contorno dentado 39 72
7
Elemento propulsor 40 73
8
Perfil 41 74
9
Contorno 42 75
10
43 76
11
Contorno de borde del diente 44 77
12
Contorno 45 78
13
Engranaje 46 79
14
Pie de diente 47 R Transmisión coaxial
15
Engranaje interior 48
16
Pie redondeado de rueda hueca 49
17
Curvatura de la cabeza 50 Ln Espiral logarítmica
18
51 Ln’ Ln reflejado en A
19
52 M Eje de transmisión
20
53
21
54 A Centro de eje
22
55
23
56
24
57
25
58 r Radio
26
59
27
60
28
61 α Ángulo
29
62
30
63 φ Ángulo de espiral
31
64
32
65
REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN
La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.
Documentos de patente citados en la descripción
• FR 755284 [0006] • DE 102006042786 [0021]

Claims (12)

  1. Reivindicaciones
    1.
    Transmisión coaxial, especialmente transmisión de un eje hueco para su aplicación en la tecnología industrial de propulsión con alta densidad de potencia, con un elemento propulsor (7), un elemento (3) y un elemento de salida, en cuyo caso una multiplicación, así como la transmisión de un momento de propulsión entre el elemento propulsor (7) y el elemento de salida, tiene lugar a través de múltiples segmentos dentados (5) radialmente móviles, caracterizada en que,
    únicamente un contorno lateral dentado (11.1, 11.2) del contorno dentado (6) de los segmentos dentados (5) y/o un contorno lateral (12.1, 12.2) de un engranaje (13) de un engranaje interno (15) de una rueda hueca (1), con respecto a un eje de transmisión (M), presenta un contorno dentado, lo cual permite un contacto total de superficies en la zona de engranaje, el cual se alcanza mediante la ejecución de la hélice logarítmica.
  2. 2.
    Transmisión coaxial conforme a la reivindicación 1, caracterizada en que el contorno de dientes exterior (11.1, 11.2) del área lateral del segmento dentado (5) y el contorno exterior (12.1, 12.2) del engranaje interior (15) del engranaje (13) del eje hueco (1) corresponden a una espiral (Ln) logarítmica común con un ángulo de incremento (α) elegible independientemente al radio elegido con respecto al eje de la transmisión (M9).
  3. 3.
    Transmisión coaxial conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizada en que los bordes de los dientes (6) no se abren durante el movimiento de elevación de los segmentos dentados, y tiene lugar además una distribución homogénea de la carga, debido a que los dientes serán desplazados a lo largo de la espiral logarítmica (Ln) y los bordes de los dientes (6), los cuales se encuentran siempre en contacto, de los segmentos dentados (5) y del engranaje interior (15) de
    la rueda hueca poseen siempre el mismo ángulo de subida (α).
  4. 4.
    Transmisión coaxial conforme a la reivindicación 1, caracterizado en que el ángulo (α) puede ser elegido entre 5º y 85º, y más en particular entre 15º y 45º.
  5. 5.
    Transmisión coaxial conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado en que el contorno dentado exterior (11.1 o bien 12.1) está realizado por un lado del centro del eje (A) de forma simétrica al contorno adyacente (11.2 o bien 12.2) del borde dentado (6) o bien del engranaje interior (15) de la rueda hueca (1).
  6. 6.
    Transmisión coaxial conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado en que el segmento dentado (5) presenta una curvatura de cabeza (17).
  7. 7.
    Transmisión coaxial conforme a la reivindicación 6, caracterizado en que la curvatura de la cabeza (17) del segmento dentado (5) se aproxima tangencialmente al borde dentado (6) y se transforma en el contorno del borde de los dientes (11.1, 11.2).
  8. 8.
    Transmisión coaxial conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado en que un pie redondeado de una rueda hueca (16) está previsto entre los contornos laterales (12.1, 12.2) del engranaje interior (15) de la rueda hueca (1), en cuyo caso el pie redondeado de una rueda hueca (16) está menos curvado que una curvatura de cabeza (17) del segmento dentado (5).
  9. 9.
    Transmisión coaxial conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 hasta 7, caracterizado en que debido al pie redondeado de una rueda hueca (16) del engranaje interior
    (15) en contacto con la curvatura de la cabeza (17) del segmento dentado (5) se permite un movimiento de elevación libre de impulsos y el empuje automático hacia atrás de los segmentos dentados (5) del engranaje interior (15).
  10. 10. Transmisión coaxial conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado en que tiene lugar una adaptación del contorno del borde de los dientes (11.1,
  11. 11.2) del segmento dentado (5) por el exterior del contorno (12.1, 12,2) del engranaje interior (15) de la rueda hueca
    (1) conforme a una espiral logarítmica (Ln) elegible durante el engranaje del borde dentado (6) en un pie dentado (14) o 5 bien en un contorno del borde de los dientes (12.1, 12.2) del engranaje interior (15) de la rueda interior (1), estando garantizado el contacto de las superficies entre el contorno de los bordes de los dientes (11.1, 11.2) del segmento dentado (5) y del borde del diente (6) del engranaje (13) de
    10 la rueda dentada (1).
  12. 11. Transmisión coaxial conforme con al menos una de las reivindicaciones 2 hasta 10, caracterizado en que el contorno del borde del diente (11) del segmento dentado (5) y/o el contorno del borde (12) del engranaje interior (15) están
    15 corregidos bajo carga correspondientemente al comportamiento de vuelco del segmento dentado (5), pudiendo variar ligeramente de la espiral logarítmica.
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