ES2396199T3 - Embrague deslizante - Google Patents

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ES2396199T3 ES10190269T ES10190269T ES2396199T3 ES 2396199 T3 ES2396199 T3 ES 2396199T3 ES 10190269 T ES10190269 T ES 10190269T ES 10190269 T ES10190269 T ES 10190269T ES 2396199 T3 ES2396199 T3 ES 2396199T3
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Geoffrey George Campbell
Hugh Lithgow Stark
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JLG Industries Inc
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Abstract

Aparato de elevación de mástil que incluye una plataforma de operario que puede subirse y bajarse en unmástil, incluyendo el aparato un árbol (12) y un alojamiento (14) que se hacen girar para elevar la plataforma en elmástil, y un embrague deslizante (10) que actúa entre el árbol (12) y el alojamiento (14), de manera que si laplataforma alcanza su posición más alta o se queda atascada de cualquier manera, la aplicación de momento torsorque supera un límite predeterminado provocará que el árbol (12) gire en relación con el alojamiento, para impedirdaños a los componentes de elevación, caracterizado porque el aparato (10) incluye además una placa de detención (42) acoplada con un extremo inferiordel árbol (12) para el giro con el mismo, y un elemento fijo (44) al que la placa de detención (42) se puedeenganchar de manera selectiva, y porque el aparato (10) está configurado de manera que en una posición inactiva, una fuerza de resorte (46)empuja el árbol (12) hacia una posición retraída en la que la placa de detención (42) se engancha con el elementofijo (44), impidiendo de este modo el giro del árbol (12), y para liberar la placa de detención (42) del elemento fijo(44), se requiere que un operario haga presión sobre el árbol (12) en contra de la fuerza de resorte (46) para separarla placa de detención (42) del elemento fijo (44).

Description

Embrague deslizante
Antecedentes de la invención
La invención se refiere a un embrague deslizante y, más particularmente, a un embrague deslizante que incluye componentes que tienen al menos una superficie de deslizamiento que da como resultado un conjunto de embrague de sobrecarga ligero y consistente.
Existen estructuras conocidas para actuar como un embrague de sobrecarga entre dos elementos, tales como un árbol giratorio y un alojamiento. Un embrague sirve normalmente para impedir una carga excesiva sobre una parte o la otra permitiendo que el árbol y el alojamiento deslicen el uno en relación con el otro tras la aplicación de un momento torsor en exceso.
En la mayoría de aplicaciones, es importante que la activación del embrague se produzca consistentemente. Además, el embrague debe ser robusto para soportar el uso normal. Una disposición de embrague conocida utiliza una placa de deslizamiento o similar ajustada en cojinetes de bolas. Durante el uso regular, sin embargo, los cojinetes de bolas tienden a fracturarse, requiriendo eventualmente la sustitución del embrague. Además, los diseños convencionales están formados normalmente de materiales pesados, lo que puede ser una preocupación si el peso total del dispositivo en el que se instala el embrague es una consideración de diseño importante.
En la activación de funciones de accionamiento en vehículos industriales y similares, las normas ANSI (Instituto Nacional Americano de Normalización) requieren dos acciones independientes. Por ejemplo, en una plataforma de trabajo aéreo, puede requerirse que un usuario tanto haga presión como sujete un conmutador de activación o similar y opere un controlador para efectuar el movimiento de la plataforma.
Los taladros mecánicos manuales de extremo superior pueden producir el momento torsor suficiente para proporcionar potencia de accionamiento para diversas funciones de vehículo industrial incluyendo por ejemplo accionar, elevar, etc. Adicionalmente, la duración de batería de taladros se expande según avanza la tecnología de baterías. Los taladros mecánicos, sin embargo no satisfacen las normas ANSI, debido a que sólo se requiere una única acción para activar el activador para impulsar el taladro.
El documento WO2007/111913 da a conocer un sistema de elevación que tiene un embrague de sobrecarga que desliza tras la sobrecarga del sistema de elevación.
El documento US3025686 se refiere a un conjunto de disco de embrague con discos cargados constantemente.
El documento US2727372 da a conocer un limitador de momento torsor configurado para proporcionar un momento torsor de limitación constante.
El documento US3214773 da a conocer un embrague de macho con un sistema de accionamiento de embrague sensible a momento torsor ajustable para responder a la sobrecarga.
El documento DE2700812 muestra un embrague deslizante para un dispositivo de registro.
El documento GB1492543 se refiere a un mecanismo de control de momento torsor para una herramienta mecánica.
El documento WO2005/104734 da a conocer una elevación de mástil portátil con una unidad de base que tiene un mástil y un sistema de elevación de plataforma.
Breve resumen de la invención
El embrague deslizante descrito en el presente documento utiliza materiales ligeros de una construcción simple que proporciona activación consistente y precisa tras la aplicación de un momento torsor que supera un momento torsor predeterminado. Aunque el embrague deslizante descrito en el presente documento tiene numerosas aplicaciones, una aplicación a modo de ejemplo es para su uso con un aparato de elevación de mástil que incluye una plataforma de operario que puede subirse y bajarse en un mástil. En la aplicación a modo de ejemplo, el árbol y el alojamiento se hacen girar mediante una fuente de potencia motriz tal como un taladro mecánico manual o similar para accionar un conjunto de engranaje de tornillo sinfín, que a su vez hace girar un tambor para elevar la plataforma en el mástil. Si la plataforma alcanza su posición más alta o se queda atascada de cualquier manera, la aplicación de momento torsor por la fuente de potencia motriz superará un límite admisible, que activará de este modo el embrague descrito en el presente documento para impedir daños a los componentes de elevación.
Para utilizar un taladro mecánico manual como una fuente de potencia motriz, es necesario satisfacer los requisitos de ANSI con respecto a dos acciones independientes. El árbol que puede actuar conjuntamente con el conjunto de embrague descrito en el presente documento incluye un accesorio para alojar una broca, y el árbol y el conjunto de embrague están configurados de manera que se requieren dos acciones independientes para activar el sistema de accionamiento. Por ejemplo, una primera acción puede ser hacer presión/sujetar el árbol, y una segunda acción puede ser para activar el taladro.
En una realización a modo de ejemplo de la invención, un embrague deslizante actúa entre un árbol y un alojamiento. El embrague deslizante incluye un depósito de aceite dentro del alojamiento y una pluralidad de arandelas apiladas dispuestas en el depósito de aceite y que están adaptadas alternativamente al árbol y al alojamiento. Cada una de las arandelas incluye una ranura de aceite o una pluralidad de ranuras de aceite en una superficie las mismas, en las que las ranuras de aceite mantienen una película consistente de aceite en las superficies de arandela. Las arandelas apiladas deslizan entre sí de manera que el árbol gira en relación con el alojamiento tras una aplicación de un momento torsor predeterminado. El embrague deslizante puede incluir adicionalmente un resorte de compresión dispuesto dentro del alojamiento que actúa para mantener una fuerza de compresión mínima sobre las arandelas apiladas. Un elemento de tapón puede fijarse en el alojamiento, que incluye una abertura central que aloja en la misma el árbol. El resorte de compresión está dispuesto preferiblemente rodeando el árbol entre el elemento de tapón y las arandelas apiladas. El elemento de tapón puede estar roscado en el alojamiento, en el que el momento torsor predeterminado es ajustable según una posición del elemento de tapón en relación con el alojamiento. Alternativa o adicionalmente, el momento torsor predeterminado es ajustable según un número de arandelas en las arandelas apiladas.
En otra realización a modo de ejemplo de la invención, un embrague deslizante incluye una primera pluralidad de arandelas conectadas al árbol y una segunda pluralidad de arandelas conectadas al alojamiento. Las pluralidades primera y segunda de arandelas están sumergidas en un baño de aceite dentro del alojamiento, y las arandelas comprenden una estructura que mantiene una película consistente de aceite en la misma.
Aún en otra realización a modo de ejemplo de la invención, un embrague deslizante incluye al menos una superficie de deslizamiento dispuesta contra una superficie del alojamiento y adaptada al árbol, y un mecanismo de desviación que empuja la superficie de deslizamiento en contacto con la superficie del alojamiento. La superficie de deslizamiento está sumergida en un baño de aceite dentro del alojamiento.
Breve descripción de los dibujos
Estos y otros aspectos y ventajas de la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva del conjunto de embrague descrito en el presente documento;
la figura 2 es una vista en planta del conjunto de embrague de la figura 1;
la figura 3 es una vista en sección transversal del conjunto de embrague tomada a lo largo de la línea A-A en la figura 2;
la figura 4 es una vista en despiece ordenado que muestra una placa de embrague o pila de arandelas a modo de ejemplo;
la figura 5 ilustra diseños de placa de embrague alternativos;
la figura 6 muestra una característica de actuación del conjunto de embrague en una posición desenganchada; y
la figura 7 muestra la característica de actuación en la posición enganchada.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 es una vista en perspectiva de un conjunto de embrague de sobrecarga 10. El conjunto de embrague 10 actúa entre un árbol 12 y un alojamiento 14. Un engranaje de enganche 16 o similar puede hacerse girar con el alojamiento 14. También se muestra una placa de montaje 18 para montar de manera adecuada el conjunto.
La figura 2 es una vista en planta del conjunto de embrague 10 y la figura 3 muestra una sección transversal a través del alojamiento 14. El conjunto de embrague 10 incluye preferiblemente una pluralidad de arandelas o placas de embrague apiladas 20 a través de las que se inserta el árbol 12.
La figura 4 es una vista en despiece ordenado de las arandelas apiladas 20. Las arandelas 20 incluyen preferiblemente placas pequeñas 22 y placas grandes 24 alternas. Las placas pequeñas 22 se accionan mediante el árbol. En esta realización, las placas pequeñas 22 están adaptadas al árbol 12 mediante una abertura conformada adecuadamente 26 a través de la que se inserta el árbol 12. El árbol 12 incluye una sección inferior 12a que incluye superficies de adaptación que se enganchan con las superficies correspondientes en la abertura 26. De esta manera, las placas pequeñas 22 se hacen girar con el giro del árbol 12.
Las placas grandes 24 están dispuestas para accionar el alojamiento 14. En esta realización, las placas grandes están adaptadas al alojamiento 14 mediante superficies de adaptación exteriores 28. Las superficies de adaptación 28 se enganchan con superficies conformadas de manera correspondiente 14a dentro del alojamiento 14.
En referencia continuada a la figura 3, un elemento de tapón 30 se fija en el alojamiento 14 preferiblemente por medio de una conexión roscada y junto con una junta tórica 32 delimita un depósito de aceite 34 dentro del alojamiento 14. El alojamiento 14 está cerrado en su parte inferior y por tanto contiene aceite en el depósito de aceite 34. El elemento de tapón 30 incluye una abertura central 36 que aloja en la misma un árbol 12. Un resorte de compresión 37 está dispuesto sobre el árbol 12 entre el elemento de tapón 30 y una placa superior 38 que se engancha con la pila de arandelas 20. Una placa superior 38 sirve para distribuir la fuerza de resorte del resorte de compresión 37. El resorte 37 actúa en un aspecto para mantener una fuerza de compresión mínima sobre las arandelas apiladas 20.
Tal como se muestra en la figura 4, cada una de las arandelas de placa pequeña 22 y las arandelas de placa grande 24 incluye una o más ranuras de aceite 40 en la misma. Configuraciones alternativas para las placas 22, 24 de arandela se muestran en la figura 5, referenciadas como 22’, 24’. Las ranuras de aceite 40 sirven para mantener una película consistente de aceite en las superficies de arandela permitiendo que fluya el aceite en el depósito entre las arandelas y que acceda de este modo a las superficies de arandela. Por supuesto, los expertos habituales en la técnica apreciarán diseños y configuraciones alternativos para las placas de arandela, y no se pretende que la invención esté limitada a la estructura descrita e ilustrada. Por ejemplo, puede utilizarse cualquier otra disposición para permitir que fluya el aceite del depósito de aceite 34 sobre las superficies de arandela tal como por medio de orificios pasantes, ranuras, muescas, etc.
En uso, a medida que gira el árbol 12, el alojamiento 14 gira, lo que a su vez hace girar el engranaje de enganche
16. Tras la aplicación de un momento torsor que supera un momento torsor predeterminado, las arandelas de placa pequeña 22 adaptadas al árbol 12 deslizarán en relación con las arandelas de placa grande 24 adaptadas al alojamiento 14. Como tal, el árbol 12 continuará girando mientras el alojamiento 14 permanece estacionario.
Un material preferido para las arandelas 22, 24 es acero endurecido, que proporciona excelente consistencia y robustez. La colección de materiales es muy ligera en comparación con la disposición de embrague convencional. Además, sumergiendo la pila de arandelas 20 en un depósito de aceite 34, el momento torsor predeterminado tras el que se activa el conjunto de embrague 10 es preciso y consistente independientemente de las condiciones ambientales, tales como temperatura, humedad, etc. ya que las características del aceite no varían de manera significativa en condiciones ambientales diferentes o con el tiempo. La consistencia se proporciona por el enganche de metal contra película de aceite-metal, que no puede lograrse con una pastilla de freno de caucho o similar contra un rotor de metal. Además, el rendimiento de las pastillas de freno y productos de caucho o sintéticos similares podría variar considerablemente en condiciones ambientales diferentes.
El momento torsor predeterminado específico puede establecerse para una aplicación específica y puede ajustarse ajustando una fuerza de resorte del resorte 37, cambiando el número de arandelas en la pila de arandelas 20, o ajustando una posición del elemento de tapón 30, por ejemplo, por medio de la conexión roscada al alojamiento 14. Una fuerza de compresión inferior mediante el resorte 37 reduce el momento torsor predeterminado, y una fuerza de resorte superior aumenta el momento torsor predeterminado.
Con la estructura configurada tal como se describe en el presente documento, un intervalo de momento torsor para la activación/desactivación del embrague puede ser del 15% o menos. Es decir, suponiendo que es deseable que el árbol 12 deslice tras una aplicación de 2,5 pies-libra o superior, la estructura descrita en el presente documento es consistente y precisa para garantizar que un momento torsor de accionamiento de 2,2 pies-libra o inferior nunca activará el embrague, independientemente de las condiciones ambientales. Esta ventana consistente pero pequeña es beneficiosa para diseñar componentes en los que se incorpora el conjunto de embrague.
Aunque el conjunto de embrague descrito en el presente documento se muestra usando una pluralidad o pila de arandelas 20, el conjunto puede funcionar apropiadamente tan sólo con un único elemento de placa contra una pared inferior del alojamiento 14. El número de elementos de placa/arandelas puede variarse para variar el nivel de activación de momento torsor y/o el peso del conjunto.
Un segundo componente del conjunto de embrague se describirá con referencia a las figuras 6 y 7. Una placa de detención 42 se acopla con un extremo inferior del árbol 12 para el giro con el mismo. La placa de detención 42 incluye el fiador 48. El soporte de montaje 18 incluye un elemento fijo 44 al que se puede enganchar la placa giratoria 42 de manera selectiva. El elemento fijo 44 incluye un fiador de control de movimiento50.
En una posición inactiva (como se muestra en la figura 7), una fuerza de resorte 46 que actúa por debajo del engranaje de enganche 16 empuja el árbol 12 hacia una posición retraída en la que la placa giratoria 42 se engancha con el elemento fijo44, impidiendo de este modo el giro del árbol 12, por ejemplo por medio del enganche de los fiadores 48, 50. Para liberar la placa giratoria 42 del elemento fijo 44, se requiere que el operario haga presión sobre el árbol 12 en contra de la fuerza de resorte 46 para separar la placa giratoria 42 del elemento fijo 44.
En la aplicación a modo de ejemplo para una elevación de mástil descrita anteriormente, el árbol 12 puede incluir un extremo de funcionamiento 46 (figura 1) conformado para engancharse con una fuente de potencia motriz. Una fuente de potencia motriz a modo de ejemplo es un taladro mecánico manual. En uso, el taladro mecánico puede estar dotado de una broca de tamaño adecuado para engancharse con el extremo de árbol 46. El usuario engancha el taladro mecánico con el extremo de árbol 46 y hace presión sobre el árbol 12 para desplazar el árbol 12 desde su posición retraída (figura 7) hasta su posición extendida (figura 6). Posteriormente, el usuario puede activar el taladro para hacer girar el árbol 12. La activación del árbol 12 requiere por tanto dos acciones independientes, que son hacer presión y tirar del activador. Es preferible que se realicen las dos acciones simultáneamente. Es preferible además que se haga presión primero sobre el árbol 12 ya que tirar del activador sin hacer presión sobre el árbol 12 activaría el conjunto de embrague deslizante descrito anteriormente. De esta manera, esto proporciona una característica de seguridad en el caso de que el taladro u otra fuente de potencia se suelte del árbol 12 durante el uso. Además, el uso de dos acciones independientes satisface los requisitos de las normas ANSI.
Una disposición alternativa en la aplicación de elevación de mástil a modo de ejemplo utiliza un bloque de alimentación que puede fijarse al árbol. El bloque de alimentación incluye una fuente interna de potencia motriz para hacer girar el árbol 12 según un botón de activación o similar en el bloque de alimentación. Cuando el bloque de alimentación se une a la unidad, el bloque de alimentación desplaza el árbol 12 hasta la posición extendida. El propio bloque de alimentación puede incluir un activador de dos acciones tal como una palanca con un conmutador de seguridad o similar.
El conjunto de embrague descrito en el presente documento utiliza partes ligeras y económicas aunque funcione de manera precisa y consistente. La estructura es robusta y puede resistir el uso normal durante periodos de tiempo más prolongados que con conjuntos convencionales. El conjunto de embrague permite el uso eficiente de un taladro mecánico manual o similar para proporcionar de manera segura y eficiente una fuerza giratoria para un conjunto de engranajes mientras se impiden daños debido a sobrecarga.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Aparato de elevación de mástil que incluye una plataforma de operario que puede subirse y bajarse en un mástil, incluyendo el aparato un árbol (12) y un alojamiento (14) que se hacen girar para elevar la plataforma en el mástil, y un embrague deslizante (10) que actúa entre el árbol (12) y el alojamiento (14), de manera que si la plataforma alcanza su posición más alta o se queda atascada de cualquier manera, la aplicación de momento torsor que supera un límite predeterminado provocará que el árbol (12) gire en relación con el alojamiento, para impedir daños a los componentes de elevación,
    caracterizado porque el aparato (10) incluye además una placa de detención (42) acoplada con un extremo inferior del árbol (12) para el giro con el mismo, y un elemento fijo (44) al que la placa de detención (42) se puede enganchar de manera selectiva,
    y porque el aparato (10) está configurado de manera que en una posición inactiva, una fuerza de resorte (46) empuja el árbol (12) hacia una posición retraída en la que la placa de detención (42) se engancha con el elemento fijo (44), impidiendo de este modo el giro del árbol (12), y para liberar la placa de detención (42) del elemento fijo (44), se requiere que un operario haga presión sobre el árbol (12) en contra de la fuerza de resorte (46) para separar la placa de detención (42) del elemento fijo (44).
  2. 2.
    Aparato de elevación de mástil según la reivindicación 1, en el que el árbol (12) y el alojamiento (14) se hacen girar mediante una fuente de potencia motriz tal como un taladro mecánico manual o similar, y en el que el giro del árbol (12) acciona un conjunto de engranaje de tornillo sinfín, que a su vez hace girar un tambor para elevar la plataforma en el mástil.
  3. 3.
    Aparato de elevación de mástil según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el árbol (12) incluye un accesorio para alojar una broca para hacer girar el árbol (12), y el árbol (12) y el embrague deslizante (10) están configurados de manera que se requieren dos acciones independientes para activar un sistema de accionamiento para el mástil.
  4. 4.
    Aparato de elevación de mástil según la reivindicación 3, en el que una primera acción es para hacer presión/sujetar el árbol (12), y una segunda acción es para activar el taladro.
  5. 5.
    Aparato de elevación de mástil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el embrague deslizante (10) incluye un depósito de aceite (34) dentro del alojamiento y una pluralidad de arandelas apiladas (22, 24) dispuestas en el depósito de aceite (34) y que están adaptadas alternativamente al árbol (12) y al alojamiento (14), en el que las arandelas apiladas (22, 24) deslizan entre sí de manera que el árbol (12) gira en relación con el alojamiento (14) tras una aplicación de un momento torsor predeterminado.
  6. 6.
    Aparato de elevación de mástil según la reivindicación 5, en el que cada una de las arandelas (22, 24) incluye una ranura de aceite (40) o una pluralidad de ranuras de aceite (40) en una superficie las mismas, en las que las ranuras de aceite (40) mantienen una película consistente de aceite en las superficies de arandela.
  7. 7.
    Aparato de elevación de mástil según la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que el embrague deslizante (10) incluye adicionalmente un resorte de compresión (37) dispuesto dentro del alojamiento (14) que actúa para mantener una fuerza de compresión mínima sobre las arandelas apiladas (22, 24), y en el que preferiblemente un elemento de tapón (30) se fija en el alojamiento (14), que incluye una abertura central (36) que aloja en la misma el árbol (12), y el resorte de compresión (37) está dispuesto preferiblemente rodeando el árbol (12) entre el elemento de tapón (30) y las arandelas apiladas (22, 24).
  8. 8.
    Aparato de elevación de mástil según la reivindicación 7, en el que el elemento de tapón (30) está roscado en el alojamiento (14), en el que el momento torsor predeterminado es ajustable según una posición del elemento de tapón (30) en relación con el alojamiento (14).
  9. 9.
    Aparato de elevación de mástil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el embrague deslizante (10) incluye una primera pluralidad de arandelas (22) conectadas al árbol y una segunda pluralidad de arandelas (24) conectadas al alojamiento (14), en el que las pluralidades primera y segunda de arandelas (22, 24) están sumergidas en un baño de aceite (34) dentro del alojamiento (14), y las arandelas (22, 24) comprenden una estructura que mantiene una película consistente de aceite en la misma.
  10. 10.
    Aparato de elevación de mástil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el embrague deslizante (10) incluye al menos una superficie de deslizamiento dispuesta contra una superficie del alojamiento (14) y adaptada al árbol (12), y un mecanismo de desviación que empuja la superficie de deslizamiento en contacto con la superficie del alojamiento, en el que la superficie de deslizamiento está sumergida en un baño de aceite (34) dentro del alojamiento.
  11. 11.
    Aparato de elevación de mástil según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la placa
    de detención (42) y el elemento fijo (44) incluyen fiadores de control de movimiento (48, 50), y en el que el giro del árbol (12) se impide por medio del enganche de dichos fiadores (48, 50).
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