ES2575179T3 - Componente para un engranaje planetario - Google Patents

Abstract

Componente fundido de una única pieza (1) para un engranaje planetario, que comprende un soporte de piñón planetario (2) y un árbol hueco fundido (3) dispuesto de forma coaxial al soporte de piñón planetario (2), a cuyo espacio hueco (4) se puede acceder por una abertura (5, 13) en, al menos, un extremo axial (6) del árbol hueco (3), con lo que el árbol hueco (3) posee en su contorno exterior al menos un elemento de unión (5 7) adecuado para la conformación de una unión árbol-cubo, con lo que el soporte de piñón planetario (2) comprende una parte lateral (8a), en la que se encuentra dispuesto el árbol hueco (3) y con lo que las secciones transversales de fundición en el árbol hueco (3) son más delgados que en la parte lateral (8a) adyacente del soporte de piñón planetario (2).

Description

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DESCRIPCION

Componente para un engranaje planetario

La presente invention hace referencia a un componente que comprende un soporte de pinon planetario y un arbol para un engranaje planetario, asi como un engranaje planetario.

En el caso de engranajes planetarios, especialmente para aplicaciones industriales, se conocen disenos que presentan un arbol macizo del lado del accionamiento. Para poder unir de manera fija este arbol de transmision, con una maquina de trabajo, por ejemplo, es usual prever en el perimetro del arbol una ranura de chavetas o un engranaje.

El documento de este tipo US 2 095 794 A (Corbin George M), 12 de octubre de 1937, revela un componente de una unica pieza para un engranaje planetario, que comprende un soporte de pinon planetario y dispuesto de forma coaxial al soporte de pinon planetario, un arbol hueco, a cuyo espacio hueco se puede acceder por una abertura en, al menos, un extremo axial del arbol hueco, con lo que el arbol hueco posee en su contorno exterior al menos un elemento de union adecuado para la conformation de una union arbol-cubo, con lo que el soporte de pinon planetario comprende una parte lateral, en la que se encuentra dispuesto el arbol hueco.

Es objeto de la presente invencion, poner a disposition un componente mejorado para un engranaje planetario, que comprenda un soporte de pinon planetario y un arbol. Tambien es objeto de la presente invencion, poner a disposicion un engranaje planetario con un componente de este tipo.

Conforme a la invencion, la tarea respecto del componente es resuelta con un componente con las caracteristicas indicadas en la reivindicacion 1. Conforme a la invencion, la tarea respecto del engranaje planetario es resuelta con un engranaje planetario conforme a la reivindicacion 12.

El componente fundido en una unica pieza se encuentre previsto para un engranaje planetario. Comprende un soporte de pinon planetario y un arbol hueco, que se encuentra dispuesto de forma coaxial en el soporte de pinon planetario. El arbol hueco ha sido fundido de manera hueca. A su espacio hueco se puede acceder a traves de una abertura que se encuentra dispuesta, al menos, en un extremo axial del arbol hueco. En su contorno exterior, el arbol hueco posee, al menos, un elemento de union que es adecuado para la conformacion de una union arbol-cubo.

El componente se encuentra conformado de manera tal, que el arbol hueco forma un extremo axial del componente. De esta manera, el arbol hueco tambien puede ser denominado pivote hueco del arbol.

En una fabrication convencional del soporte de pinon de un nivel de accionamiento en una unica pieza con el arbol macizo del lado del accionamiento, este componente de una unica pieza a menudo es fundido. En ese caso, el arbol macizo usualmente se dispone en el molde de fundicion sobresaliendo hacia arriba, ya que de esa manera puede producirse un endurecimiento definido, dirigido, del metal Kquido desde el soporte de pinon planetario de, en comparacion, las paredes delgadas en direction al extremo del arbol de material mas resistente, desde donde ingresa el material de fundicion. Debido al gran cambio de grosor de material, en comparacion, en el area de transition entre una parte lateral del soporte de pinon planetario y el arbol macizo, en el area del arbol macizo se pueden producir acumulaciones de material durante la fundicion, por lo que se favorecen errores de fundicion como porosidades, huecos y contamination por agentes extranos.

Para evitar estos errores de fundicion, hasta ahora en el molde de fundicion a menudo el arbol macizo se alarga hacia arriba o se utilizan alimentadores de gran volumen. Asi se pueden desplazar los errores de fundicion que se producen hacia areas por encima del arbol macizo, que despues del endurecimiento se pueden remover mediante mecanizado.

Un endurecimiento controlado, sin errores en el area del salto de transicion de grosor de material entre el soporte de pinon planetario y el arbol macizo, hasta ahora a menudo solo se podia realizar con la implementation masiva de medidas de tecnica de fundicion y moldes, como fundicion templada.

En cambio, en la presente invencion el arbol de transmision unido al soporte de pinon planetario, que preferentemente se encuentra conformado como pivote de arbol del lado receptor se encuentra provisto con un espacio hueco abierto hacia el lado frontal, sin prever en las superficies de cierre de este espacio hueco superficies, por ejemplo una ranura de chaveta o engranaje, que puedan servir para la conformacion de una union con un arbol externo. En lugar de conformarlas en el lado interior del arbol hueco, estas superficies se conforman en el contorno exterior del arbol hueco.

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La invention se basa en el conocimiento, de que en el caso de un diseno hueco del arbol, los grosores de pared en el area del arbol se reducen considerablemente respecto de un arbol macizo y, en consecuencia, es posible un vaciado del componente, que comprende un soporte de pinon planetario y un arbol, con un arbol que en el molde sobresalga hacia abajo, ya que as! las secciones transversales de fundicion en el arbol son mas delgadas que en el lado lateral adyacente del soporte de pinon. La idea que sirve de base a la invencion se puede ver, entonces, si se preve en el componente un arbol hueco, sin utilizar el espacio hueco del arbol para la conformation de una union fija arbol-cubo, por ejemplo insertando un segundo arbol en el espacio hueco del arbol hueco, y sin conducir medios o conductores de suministro a traves del espacio hueco del arbol hueco. Esto significa, que el espacio hueco en primer lugar se encuentra previsto para mejorar la fundicion del componente.

El menor grosor de pared en el area del arbol, que en el caso de un arbol macizo, da como resultado valores mas altos de resistencia del material de fundicion, por ello otorga mayores seguridades mecanicas y posibilita as! una transmision de mayores fuerzas y torques.

Ademas, con la conformacion hueca del arbol se ahorra material de fundicion en el interior del arbol, en donde de por si solo podrla aportar muy poco a la capacidad de carga. El ahorro de material conduce a una reduction considerable de costos y peso.

Frente a arboles convencionales, en los que para la reduccion de errores de fundicion se acumula material adicional en el arbol, en la presente invencion resulta un claro ahorro de material y una reduccion del costo de mecanizado, por ejemplo una separation del material adicional en el arbol, y as! una ventaja en los costos.

A traves del vaciado con un arbol orientado hacia abajo, es posible colocar alimentadores de lado en la pieza de fundicion. De este modo se reduce considerablemente la altura total en el molde de fundicion, por ejemplo una caja de fundicion. As! se pueden utilizar tornos automaticos mas pequenos o incluso una fundicion automatica, lo que ofrece a su vez ventajas de costos.

En las reivindicaciones dependientes se indican disenos y perfeccionamientos ventajosos de la invencion.

Preferentemente, el arbol hueco se encuentra conformado como arbol receptor. Para ello, el componente puede ser colocado en el lado receptor de un engranaje planetario.

Conforme a un perfeccionamiento preferente de la presente invencion, el elemento de union adecuado para la conformacion de una union arbol-cubo es una ranura de chaveta o un engranaje, especialmente un engranaje estriado. El arbol fundido hueco puede ser conformado como un extremo de arbol cillndrico con una ranura de chaveta, como as! tambien con otra forma que posea superficies de funcion en el exterior, es decir, en el contorno exterior. Una union arbol-cubo del arbol hueco del componente con un segundo arbol externo, colocado sobre el arbol hueco puede ser conformada, por ejemplo, con una ranura de chaveta o engranaje conformado en el contorno exterior del arbol hueco. El diseno del espacio hueco del arbol hueco debe considerarse ya durante el dimensionamiento de la union arbol-cubo deseada.

Es posible que el arbol hueco tenga forma de cilindro hueco. Tambien es posible que el arbol hueco presente la forma de un cono truncado. Ademas es posible que la abertura sea circular. Tambien es posible que el espacio hueco tenga forma cillndrica, especialmente la forma de un cilindro circular. De manera alternativa es posible que el espacio hueco presente la forma de un cono truncado. La ventaja es que el arbol presenta simetrla de rotation y de este modo el componente es facil de producir y de colocar,

Preferentemente, los lados internos del arbol hueco, es decir, las paredes que delimitan el espacio hueco, permanecen sin mecanizar luego del vaciado. Mientras que en el caso de un arbol hueco convencional los lados internos del arbol hueco deben cumplir una funcion, especialmente para la conformacion de una union arbol-cubo con un segundo arbol externo colocado en el arbol hueco y a traves de una ranura de chaveta o engranaje conformado en el lado interior del arbol hueco o un anillo de contraccion colocado en el contorno exterior del arbol hueco, en la presente invencion los lados internos no tienen ninguna funcion salvo mejorar la fundicion del componente. Debido a que en la presente invencion los lados internos del arbol hueco pueden permanecer sin mecanizar se ahorra tiempo de trabajo y, con ello, costos.

Es posible que el espacio hueco presente un diametro interior constante en su largo axial. La ventaja en ese caso es que la fabrication del componente, es decir el vaciado, es sencilla.

Pero tambien es posible que el espacio hueco presente un diametro interior variable en su largo axial, por ejemplo para otorgarle al arbol hueco determinadas propiedades, especialmente respecto a la resistencia a la torsion o a la flexion. El espacio hueco puede, especialmente, hacerse mas estrecho en direction axial.

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Conforme a un diseno preferente de la invencion, el grosor de la pared del arbol hueco aumenta de manera escalonada en direccion al soporte de pinon. Con ello es posible que el diametro exterior del arbol hueco aumente de manera escalonada en direccion al soporte de pinon. De esta manera, la transicion de grosor de pared entre arbol y lateral del soporte de pinon se realiza de forma gradual. Una transicion gradual de grosor de pared de este tipo reduce la propension a fallas en el area de transicion entre el arbol y el lateral del soporte de pinon.

Conforme a un diseno preferente el soporte de pinon planetario comprende una parte lateral, en la que se encuentra dispuesto un extremo axial del arbol hueco.

Conforme a un diseno preferente el soporte de pinon planetario comprende dos partes laterales paralelas, unidas entre si por puentes, con lo que un extremo axial del arbol hueco se encuentra dispuesto en un lado de una de las partes laterales, que se encuentra opuesto a la otra parte lateral. La ventaja de esta construction de geometrla clara y simple es una fabrication simple del componente y la posibilidad de un montaje sin problemas de pinones satelite en el soporte del pinon. Pero tambien es posible que el soporte de pinon presente mas de dos partes laterales, con lo que el arbol hueco se encuentra formado en una de estas partes laterales.

Conforme a un perfeccionamiento preferente las partes laterales se encuentran conformadas, en cada caso, como una placa cuadrada con esquinas redondeadas, las partes laterales presentan asientos de rodamiento para la disposition de pinones satelite entre las dos partes laterales y los puentes se encuentran dispuestos en el area de las esquinas. La ventaja de esta construccion de geometrla clara y simple es una fabricacion simple del componente y la posibilidad de un montaje sin problemas de pinones satelite en el soporte del pinon. Tambien es posible que las partes laterales se encuentren conformadas como una placa triangular o en general en forma de pollgono. En ese caso la cantidad de puntos de apoyo para pinones satelite dispuestos en las partes laterales puede variar. Es posible, por ejemplo, que en el caso de partes laterales triangulares la cantidad de puntos de apoyo sea tres, en el

caso de partes laterales cuadradas la cantidad de puntos de apoyo sea cuatro y, en general, en el caso de partes

laterales con n-angulos la cantidad de puntos de apoyo sea n, donde n es un numero natural.

Es ventajoso especialmente, que las partes laterales se encuentren conformadas, en cada caso, como una placa cuadrada con esquinas redondeadas, las partes laterales presenten asientos de rodamiento para la disposicion de pinones satelite entre las dos partes laterales y los puentes se encuentren dispuestos en el area de las esquinas. La ventaja de esta construccion de geometrla clara y simple y compacta es una fabricacion simple del soporte de pinon planetario y la posibilidad de un montaje sin problemas de pinones satelite en el soporte del pinon.

Conforme a un perfeccionamiento preferente se puede acceder al el arbol hueco a traves de una abertura en un

primer extremo axial del arbol hueco, alejado del soporte de pinon planetario, y/o a traves de una abertura en un

segundo extremo axial del arbol hueco, opuesto, cercano al soporte de pinon planetario.

En el caso de la presente invencion se trata especialmente de un soporte de pinon con una espiga receptora fundida y hueca para un extremo de arbol cillndrico con, por fuera, una ranura de chaveta o engranaje estriado exterior.

Un engranaje planetario conforme a la invencion comprende un componente conforme a la invencion o un componente conforme a uno de los perfeccionamientos arriba indicados.

Conforme a un perfeccionamiento preferente de un engranaje planetario conforme a la invencion, el arbol hueco forma una espiga receptora del engranaje planetario. De manera alternativa tambien es posible que el arbol hueco sea una espiga receptora del engranaje planetario.

A continuation, la invencion se explica mas detalladamente con ayuda de multiples formas de ejecucion haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Estos muestran

Fig. 1 una vista de un componente conforme a un primer ejemplo de ejecucion;

Fig. 2 un primer corte del componente de la fig. 1;

Fig. 3 un segundo corte del componente de la fig. 1;

Fig. 4 una vista de un componente conforme a otro ejemplo de ejecucion;

Fig. 5 un corte del componente de la fig. 4;

Fig. 6 un corte de un modelo de fundicion con alimentadores colocados;

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Fig. 7 un corte de un componente conforme a otro ejemplo de ejecucion; en el que el arbol hueco presenta una abertura en ambos extremos axiales; y

Fig. 8 un corte de un componente conforme a otro ejemplo de ejecucion; en el que el lado frontal del arbol hueco, alejado del soporte de pinon, esta cerrado.

Fig. 1 y 2 muestran un componente fundido en una unica pieza 1 para un engranaje planetario en una vista inclinada o en un corte a lo largo de su eje de rotacion 11.

El componente 1 comprende un soporte de pinon planetario 2, compuesto de dos partes laterales paralelas y en forma de placas 8a y 8b, que se encuentran unidas entre si mediante cuatro puentes 9, que transcurren perpendiculares a las placas. Las partes laterales 8a y 8b tienen, en cada caso, forma cuadrada con esquinas redondeadas, como muestra el corte representado en la fig. 3 del soporte de pinon planetario 2, perpendicular al eje de rotacion 11 con vista a una primera parte lateral 8a. Una esquina de la primera parte lateral 8a se encuentra unida, en cada caso por uno de los puentes 9, de manera tal con una esquina correspondiente de la otra parte lateral 8b, que se forma una jaula para el alojamiento de cuatro pinones satelite. Asientos de rodamiento 10p, formados como penetraciones de la partes laterales 8a y 8b, para el alojamiento de un eje de pinon se encuentran conformados en cada caso entre puentes adyacentes 9 en las partes laterales opuestas 8a y 8b.

El componente 1 comprende, ademas, un arbol receptor 3 conformado como arbol hueco, en la que, durante la fabrication del componente 1 mediante fundicion, se formo un espacio hueco 4, como se muestra en la fig. 2. El espacio hueco 4 con forma de cilindro hueco presenta el mismo diametro en todo su largo axial.

Se puede acceder al espacio hueco 4 a traves de una abertura circular 5 en un extremo axial 6 del arbol receptor 3. El extremo opuesto del arbol receptor 3 continua, en una unica pieza, en la primer parte lateral 8a del soporte de pinon planetario. El componente 1 se encuentra conformado de manera tal que el soporte de pinon planetario 2 forma un primer extremo axial del componente 1 y el arbol hueco 3 en segundo extremo axial del componente 1, opuesto al primer extremo axial de componente. En este caso, el espacio hueco 4 dentro del arbol hueco 3 se encuentra cerrado por la primera parte lateral 8a, que en este punto presenta, de manera coaxial, un asiento de rodamiento 10s para el alojamiento de un soporte de pinon planetario. Los ejes de rotacion 11 del arbol receptor 3 y del soporte de pinon planetario 2 se unen, es decir, que el arbol receptor 3 y el soporte de pinon planetario 2 se encuentran dispuestos de manera coaxial entre si. La parte lateral 8b, alejada del arbol receptor 3 presenta una penetracion axial 12 para el pasaje de un soporte de pinon. El diametro exterior del arbol hueco 3 aumenta de forma escalonada en direction al soporte de pinon planetario 2; debido al diametro interior constante del espacio hueco 4 aumenta entonces tambien de forma escalonada el grosor de pared del arbol hueco 3 en direccion al soporte de pinon planetario 2.

En el diametro exterior del arbol receptor 3 se encuentra conformada, en un largo axial definido, una ranura de chaveta 7. En el presente ejemplo de ejecucion la ranura 7 comienza en el extremo axial abierto 6 del arbol hueco 3 y se extiende, aproximadamente, por dos tercios del eje del arbol. Esta ranura 7 sirve para unir el arbol receptor 3 con un eje de una maquina de trabajo.

Fig. 4 y 5 muestran un componente 1 conforme a otro ejemplo de ejecucion, que se encuentra conformado de manera similar al primer ejemplo de ejecucion mostrado en las fig. 1 a 3, salvo por el elemento de union 7: contrario al primer ejemplo de ejecucion, en el ejemplo de ejecucion representado en las fig. 4 y 5, el elemento de union 7 se encuentra conformado como un engranaje estriado dispuesto en el exterior del arbol hueco 3. Ademas, el largo axial del arbol hueco 3 es significativamente menor que en el primer ejemplo de ejecucion.

Fig. 6 muestra un corte de un modelo de fundicion con alimentadores colocados. En el caso del modelo de fundicion se trata de un componente que comprende un soporte de pinon planetario 2 y un arbol hueco 3 durante la fabricacion en un proceso de fundicion. El material de fundicion es conducido a traves de alimentadores 14 dispuestos a los lados del soporte de pinon planetario.

A traves del vaciado con un arbol orientado hacia abajo en el molde es posible, colocar los alimentadores 14 a los lados en la pieza de fundicion. De este modo se reduce la altura total en el molde de fundicion, por ejemplo una caja de fundicion.

Fig. 7 muestra un corte de un componente 1 conforme a otro ejemplo de ejecucion. El arbol hueco 3 presenta en ambos extremos axiales una abertura 5 y 13, a traves de las que se puede acceder al espacio hueco 4 dentro del arbol hueco 3. De esta manera, se puede acceder al arbol hueco 4 tanto a traves de una primera abertura circular 5 en un primer extremo axial 6 del arbol 3, alejado del soporte de pinon planetario 2, como tambien a traves de una segunda abertura circular 13 en un segundo extremo axial del arbol 3, cercano al soporte de pinon planetario 2. Respecto del primer ejemplo de ejecucion mostrado en las fig. 1 a 3, entonces, en el ejemplo de ejecucion

representado en la fig. 7 falta una pared de separation que cierra el espacio hueco 4 en el extremo axial del arbol hueco 3, cercano al soporte de pinon planetario.

La fig. 8 muestra un corte de un componente 1 conforme a otro ejemplo de ejecucion que se encuentra conformado de manera similar al ejemplo de ejecucion mostrado en la fig. 7, salvo por el extremo axial 6 del arbol 3, alejado del 5 soporte de pinon planetario: contrario al ejemplo de ejecucion de la fig. 7, en el ejemplo de ejecucion representado en la fig. 8 una pared frontal 15 cierra el extremo axial 6 del arbol 3, alejado del soporte de pinon planetario.

De esta manera, el arbol hueco 3 presenta en un primer extremo axial del arbol 3, cercando al soporte de pinon planetario 2 una abertura 13, a traves de la cual se puede acceder al espacio hueco 4 dentro del arbol hueco 3. El arbol 3 conformado en una primera parte lateral 8a del soporte de pinon planetario 2 presenta, de esta manera, un 10 espacio hueco 4 abierto hacia el soporte de pinon planetario 2. En cambio el segundo extremo axial 6 del arbol 3, enfrentado al primer extremo axial, presenta la pared frontal 15, de manera que el espacio hueco 4 que se encuentra dentro del arbol hueco 3 se encuentra cerrado en este segundo extremo axial 6 respecto al contorno del arbol 3.

De manera preferente el grosor de pared de la pared frontal 15 es menor o igual que el grosor de pared de la camisa de cilindro del arbol hueco 3 que continua en la pared frontal 15. En este caso, durante la fundicion del componente 15 1 puede tener lugar un endurecimiento definido, dirigido, del metal llquido, comenzando por la pared frontal 15 con

su grosor relativamente fino de pared, y siguiendo por el grosor de pared en aumento constante de la camisa de cilindro en direction a la parte lateral de pared gruesa, en comparacion, del soporte de pinon planetario 2, desde donde ingresa el material de fundicion.

Claims (12)

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   REIVINDICACIONES

   1. Componente fundido de una unica pieza (1) para un engranaje planetario, que comprende un soporte de pinon planetario (2) y un arbol hueco fundido (3) dispuesto de forma coaxial al soporte de pinon planetario (2), a cuyo espacio hueco (4) se puede acceder por una abertura (5, 13) en, al menos, un extremo axial (6) del arbol hueco (3), con lo que el arbol hueco (3) posee en su contorno exterior al menos un elemento de union (7) adecuado para la conformacion de una union arbol-cubo, con lo que el soporte de pinon planetario (2) comprende una parte lateral (8a), en la que se encuentra dispuesto el arbol hueco (3) y con lo que las secciones transversales de fundicion en el arbol hueco (3) son mas delgados que en la parte lateral (8a) adyacente del soporte de pinon planetario (2).
2. 2. Componente (1) conforme a la reivindicacion 1, con lo que el elemento de union (7) adecuado para la conformacion de una union arbol-cubo es una ranura de chaveta o un engranaje.
3. 3. Componente (1) conforme a la reivindicacion 1 o 2, con lo que el arbol hueco (3) posee una forma cillndrica hueca o la forma de un cono truncado.
4. 4. Componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, con lo que la abertura (5, 13) es circular.
5. 5. Componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, con lo que el espacio hueco (4) tiene forma cillndrica.
6. 6. Componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, con lo que el espacio hueco (4) presenta un diametro interior constante o variable en su largo axial.
7. 7. Componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, con lo que el grosor de pared del arbol hueco (3) aumenta en direction al soporte de pinon planetario (2).
8. 8. Componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, con lo que el diametro exterior del arbol hueco (3) aumenta en direccion al soporte de pinon planetario (2).
9. 9. Componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, con lo que el soporte de pinon planetario (2) comprende dos partes laterales (8a, 8b) paralelas y unidas entre si mediante puentes (9), con lo que el arbol hueco

   (3) se encuentra dispuesto a un lado de una de las partes laterales (8a) que se encuentra opuesto a la otra parte lateral (8b).
10. 10. Componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores, con lo que se puede acceder al arbol hueco

    (4) a traves de una abertura (5) en un extremo axial (6) del arbol hueco (3), alejado del soporte de pinon planetario (2), y/o a traves de una abertura (13) en un extremo axial del arbol hueco (3), cercano al soporte de pinon planetario (2).
11. 11. Engranaje planetario que comprende un componente (1) conforme a una de las reivindicaciones anteriores.
12. 12. Engranaje planetario conforme a la reivindicacion 11, con lo que el arbol hueco (3) forma una espiga receptora del engranaje planetario.