ES2601153T3 - Caja de cambios - Google Patents

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ES2601153T3
ES2601153T3 ES14174767.5T ES14174767T ES2601153T3 ES 2601153 T3 ES2601153 T3 ES 2601153T3 ES 14174767 T ES14174767 T ES 14174767T ES 2601153 T3 ES2601153 T3 ES 2601153T3
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Achille Brunazzi
Gianni Tenca
Paolo Fontana
Matteo Negrelli
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Comer Industries SpA
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Comer Industries SpA
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Abstract

Caja de cambios (1), que comprende dos paredes mutuamente opuestas (3, 5) y que comprende por lo menos un árbol (7) que soporta por lo menos un engranaje (9), atravesando dicho por lo menos un árbol (7) dicha caja de cambios (1) desde una de dichas dos paredes mutuamente opuestas (3, 5) hasta la otra, estando acoplado de manera giratoria cada uno de los extremos de dicho por lo menos un árbol (7) a una pared respectiva (3, 5) por medio de un cojinete respectivo (11, 13), comprendiendo la caja de cambios (1) además por lo menos un elemento de tensión rígido (15), que es interno respecto de dicha caja de cambios (1) y actúa entre dichas dos paredes mutuamente opuestas (3, 5) para llevar a cabo su tracción, caracterizada por que dicho elemento de tensión (15) comprende un cuerpo sustancialmente cilíndrico provisto de dos extremos roscados (17, 19), que están adaptados para acoplarse en dos orificios roscados respectivos (21, 23), cada uno de ellos previsto en una de dichas dos paredes (3, 5), presentando dichos dos extremos roscados (17, 19) roscas con orientaciones opuestas.

Description

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DESCRIPCION
Caja de cambios.
La presente invencion se refiere a una caja de cambios.
Una caja de cambios, o caja de transmision, es una caja que contiene en su interior todos los elementos de transmision necesarios para transferir o convertir un par y una rotacion de una o mas entradas a una o mas salidas. Los elementos de transmision comprenden usualmente arboles de rotacion, que pasan a traves de la caja de transmision y estan acoplados de manera giratoria a esta por medio de cojinetes de diversos tipos. Unos engranajes de diversos tipos estan asociados ademas con dichos arboles de rotacion y el par y la rotacion se transfieren por medio de dichos engranajes desde la entrada hasta la salida de la caja de transmision.
Por medio de los cojinetes, las cargas que actuan sobre los elementos de transmision se transfieren a la caja de transmision. Tales cargas surgen de diversas contribuciones y, en particular, de las fuerzas externas que actuan sobre el arbol, o surgen de las cargas generadas por los engranajes o de las reacciones que son internas respecto de dichos cojinetes. Este ultimo caso es tfpico de los cojinetes de contacto angular (del tipo de rodillos conicos o esfericos). En este tipo de cojinete, el angulo de trabajo de los cuerpos rodantes, de hecho, produce empujes axiales, incluso en presencia de esfuerzos radiales meramente externos.
Tales tipos conocidos de caja de cambios no carecen de inconvenientes, que incluyen el hecho de que su estructura externa esta fuertemente sometida a tensiones y deformaciones estructurales en presencia de las intensas cargas inducidas por los componentes rotatorios activos internos y, a menudo, tienden a fallar estructuralmente.
Otro inconveniente de tales tipos conocidos de caja de cambios es que, especialmente en el caso de cajas grandes, con paredes muy anchas, es decir, en las que la ratio grosor/anchura es muy baja, las cargas axiales son el tipo de esfuerzo mas crftico, ya que pueden causar deformaciones grandes debido a la rigidez limitada que ofrece la pared en una direccion axial, es decir, en angulos rectos con respecto de su extension de superficie.
Otro inconveniente de estas cajas de cambios del tipo conocido radica en que requieren soluciones para reforzar la estructura externa, tales como nervaduras o secciones transversales mayores, lo que entrana un aumento de ocupacion de espacio y peso de la caja y, en cualquier caso, presentan lfmites respecto del grado de rigidez que se puede conferir a dicha caja.
Ademas, en el campo de la transmision de movimiento, se conoce que la precarga de cojinetes de contacto angular es una practica destinada a limitar la holgura de los cuerpos rodantes en las condiciones de funcionamiento y a alargar la vida de los cojinetes. La precarga se obtiene usualmente mediante calzado o utilizando unos anillos con rosca que se atornillan a los arboles de rotacion y mueven los cojinetes a tope contra los localizadores mecanizados especfficamente en unos asientos obtenidos en la propia caja de cambio. Tales mecanismos para precargar los cojinetes, sin embargo, no permiten un ajuste preciso, rapido y comodo de la precarga de los cojinetes.
El documento WO 2007/133131 A1 divulga una transmision de engranajes con un primer y un segundo arboles paralelos, una carcasa de transmision con una primera y una segunda paredes que se extienden perpendiculares a los arboles y una pluralidad de ruedas dentadas fijadas a los arboles. Los arboles estan suspendidos por cojinetes en las paredes que estan interconectadas por lo menos por una varilla para reducir las deflexiones de las paredes durante el funcionamiento.
El objetivo de la presente invencion es proporcionar una caja de cambios que resuelva el problema tecnico descrito anteriormente, evite los inconvenientes y supere las limitaciones de la tecnica anterior, al ser estructuralmente rfgida y no estar sometida a fallos y/o deformaciones no deseadas.
Dentro de este objetivo, un objeto de la presente invencion es proporcionar una caja de cambios que permita ajustar con exactitud, precision, rapidez y tambien con comodidad la precarga de los cojinetes de rotacion de los arboles.
Otro objeto de la invencion es proporcionar una caja de cambios que sea capaz de dar las mayores garantfas de fiabilidad y seguridad en uso.
Otro objeto de la invencion es proporcionar una caja de cambios que sea facil de suministrar y economicamente competitiva en comparacion con la tecnica anterior.
Segun la invencion, se proporciona una caja de cambios como la definida en las reivindicaciones anexas.
Otras caracterfsticas y ventajas se pondran mejor de manifiesto a partir de la descripcion de una forma de realizacion preferida, pero no exclusiva, de una caja de cambios, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:
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La figura 1 es una vista en perspectiva de una forma de realizacion de una caja de cambios segun la invencion.
La figura 2 es una vista lateral de la caja de cambios de la figura 1.
La figura 3 es una vista en seccion de la caja de cambios mostrada en la figura 2, tomada a lo largo del plano III-III.
La figura 4 es una vista en perspectiva de algunos componentes de la caja de cambios de la figura 1, que muestra, en particular, un arbol que soporta un engranaje.
La figura 5 es una vista en perspectiva de un componente de la caja de cambios de la figura 1, que muestra en particular un elemento de tension.
La figura 6 es una vista lateral del elemento de tension mostrado en la figura 5.
Haciendo referencia a las figuras, la caja de cambios generalmente designada con el numero de referencia 1, comprende dos paredes mutuamente opuestas 3 y 5 y comprende por lo menos un arbol 7 que soporta por lo menos un engranaje 9. El arbol 7 pasa a traves de la caja de cambios 1 desde una de las dos paredes mutuamente opuestas 3 y 5 a la otra. Cada uno de los extremos del arbol 7 esta acoplado de manera giratoria a una pared respectiva 3 o 5 por medio de un cojinete respectivo 11 o 13.
Segun la invencion, la caja de cambios 1 comprende por lo menos un elemento de tension rfgido 15, que es interno respecto de la caja de cambios 1 y actua entre las dos paredes mutuamente opuestas 3 y 5 para realizar su traccion.
El elemento de tension 15 puede estar acoplado directamente a las paredes 3 y 5 de la caja de cambios 1.
En particular, el elemento de tension 15 comprende ventajosamente un cuerpo sustancialmente cilfndrico provisto de dos extremos roscados 17 y 19, que estan adaptados para acoplarse en dos orificios roscados respectivos 21 y 23, cada uno previsto en una de las dos paredes 3 y 5.
Ventajosamente, cada una de las dos paredes 3, 5 comprende una abertura que puede cerrarse mediante una cubierta respectiva 25 y 27. Los dos orificios roscados 21 y 23 estan previstos cada uno de ellos en una cubierta respectiva 25 o 27. Las cubiertas 25 y 27 pueden estar fijadas a la pared respectiva 3 o 5 de la caja de cambios 1 por medio de diversos medios de fijacion, como por ejemplo tornillos.
Los dos extremos roscados 17 y 19 del elemento de tension 15 presentan ventajosamente roscas con orientaciones opuestas. En particular, los dos extremos 17 y 19 pueden presentar roscas con un recorrido helicoidal a la izquierda y a la derecha respectivamente o viceversa.
Ademas, por lo menos uno de los dos extremos roscados 17 o 19 comprende unos medios adaptados para la rotacion del elemento de tension 15 respecto de su propio eje longitudinal. Tales medios adaptados para la rotacion del elemento de tension 15 pueden comprender una pluralidad de rebajes 29 previstos en por lo menos uno de los dos extremos 17 o 19. El elemento de tension 15 puede hacerse girar asf respecto de su propio eje longitudinal que actua, por medio de unas herramientas adaptadas de un tipo conocido, por la accion en los rebajes 29 previstos en por lo menos uno de los dos extremos 17 o 19 de dicho elemento de tension 15 o, preferentemente, previsto en ambos extremos 17 y 19.
Ademas, el arbol 7 de la caja de cambios 1 puede comprender un orificio pasante longitudinal 31, es decir, un orificio previsto a lo largo del eje de rotacion longitudinal de dicho arbol 7, dentro del cual esta acomodado el elemento de tension 15.
Los cojinetes 11 y 13 pueden ser del tipo de cojinetes de contacto angular, es decir, del tipo de cojinetes de rodillos conicos o del tipo de cojinetes esfericos angulares; de esta manera, la traccion mutua entre las dos paredes 3 y 5 por la accion del elemento de tension 15 es capaz de precargar dichos cojinetes 11 y 13.
En particular, la accion del engranaje 9, con dientes helicoidales, combinada con la adopcion de los cojinetes 11 y 13 del tipo de cojinete de contacto angular, genera, en los asientos de los cojinetes 11 y 13, reacciones en una direccion axial, es decir, en una direccion longitudinal, que se transmiten a las paredes 3 y 5 de la caja de cambios 1. El elemento de tension 15 esta adaptado, en presencia de los empujes axiales intensos generados dentro de la caja de cambios 1, para contrastar la deformacion de las paredes 3 y 5, manteniendolas en traccion mutua y contribuyendo a reducir el estado de esfuerzo de dicha caja de cambios 1.
La rotacion del elemento de tension 15 respecto de su propio eje longitudinal, gracias a la presencia de los dos extremos roscados 17 y 19, con roscas de orientacion opuesta, permite introducir y ajustar la precarga en la caja de cambios 1 y, por lo tanto, en los cojinetes 11 y 13. De hecho, la rotacion del elemento de tension 15 en una direccion tiende a mover las paredes 3 y 5 mas cerca una de otra, o las cubiertas 25 y 27, a traves de la traccion en los orificios roscados 21 y 23, induciendo una carga de compresion a lo largo del eje longitudinal del elemento de
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tension 15. Esto tambien conlleva un aumento en la extension de la precarga que actua sobre los cojinetes de contacto angular 11 y 13.
Por el contrario, una rotacion del elemento de tension 15 en el sentido opuesto tiende a separar entre si las paredes 3 y 5, o las cubiertas 25 y 27, presionando los orificios roscados 21 y 23, lo que induce una carga de traccion a lo largo del eje longitudinal del elemento de tension 15 y causa una reduccion de la extension de la precarga que actua sobre los cojinetes de contacto angular 11 y 13.
En la practica se ha constatado que la caja de cambios segun la presente invencion consigue el objetivo y los objetos pretendidos, ya que permite introducir una conexion entre las paredes mutuamente opuestas de dicha caja, lo que impide su fallo, o su deformacion excesiva, especialmente en presencia de altas cargas en una direccion axial.
Otra ventaja de la caja de cambios segun la invencion radica en que reduce las tensiones y deformaciones de dicha caja, lo que confiere rigidez al sistema en general. En particular, el elemento de tension cilfndrico es mas eficaz que otras soluciones de refuerzo, tales como la presencia de nervaduras externas o secciones transversales mayores de la caja, ya que es mucho mas rfgido gracias a la transmision directa de fuerzas. De hecho, es conocido que un elemento cilfndrico sometido a esfuerzo axialmente es mucho mas rfgido que un elemento sometido a esfuerzo por flexion, especialmente si este ultimo tiene una ratio grosor/superficie muy baja, como en el caso de las paredes que delimitan una caja de cambios del tipo conocido.
Otra ventaja de la caja de cambios segun la invencion radica en que permite el ajuste fino de la precarga de los cojinetes de rotacion del arbol, lo que reduce el riesgo de perdida de precarga y aumenta asf la vida de dichos cojinetes. Por otra parte, este ajuste de la precarga de los cojinetes se puede realizar de forma comoda y rapida, simplemente mediante la rotacion del elemento de tension.
Otra ventaja de la caja de cambios segun la invencion radica en que un unico elemento, es decir, el elemento de tension, realiza la doble funcion de refuerzo estructural de la caja y ajuste de la precarga de los cojinetes.
Ademas, el hecho de que el elemento de tension pueda estar acomodado axialmente dentro del arbol permite conectar estructuralmente las dos paredes mutuamente opuestas de la caja, que soportan dicho arbol, en una posicion que es aproximadamente baricentrica respecto de la region de empuje axial de las cargas producidas por los cojinetes de contacto angular, lo que optimiza la funcion de refuerzo estructural y reduce la presencia de tensiones de cizalladura en dichas paredes de la caja.
Cuando las caracterfsticas tecnicas mencionadas en cualquiera de las reivindicaciones vayan seguidas de sfmbolos de referencia, esos sfmbolos de referencia se han incluido con el unico proposito de mejorar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, en consecuencia, tales sfmbolos de referencia no tienen ningun efecto limitativo en la interpretacion de cada elemento identificado a modo de ejemplo por dichos sfmbolos de referencia.

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Caja de cambios (1), que comprende dos paredes mutuamente opuestas (3, 5) y que comprende por lo menos un arbol (7) que soporta por lo menos un engranaje (9), atravesando dicho por lo menos un arbol (7) dicha caja de cambios (1) desde una de dichas dos paredes mutuamente opuestas (3, 5) hasta la otra, estando acoplado de manera giratoria cada uno de los extremos de dicho por lo menos un arbol (7) a una pared respectiva (3, 5) por medio de un cojinete respectivo (11, 13), comprendiendo la caja de cambios (1) ademas por lo menos un elemento de tension rfgido (15), que es interno respecto de dicha caja de cambios (1) y actua entre dichas dos paredes mutuamente opuestas (3, 5) para llevar a cabo su traccion, caracterizada por que dicho elemento de tension (15) comprende un cuerpo sustancialmente cilfndrico provisto de dos extremos roscados (17, 19), que estan adaptados para acoplarse en dos orificios roscados respectivos (21, 23), cada uno de ellos previsto en una de dichas dos paredes (3, 5), presentando dichos dos extremos roscados (17, 19) roscas con orientaciones opuestas.
  2. 2. Caja de cambios (1) segun la reivindicacion 1, caracterizada por que cada una de dichas dos paredes (3, 5) comprende una abertura que puede estar cerrada por una cubierta respectiva (25, 27), estando dichos dos orificios roscados (21, 23) previstos cada uno de ellos en una de dichas dos cubiertas (25, 27).
  3. 3. Caja de cambios (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que por lo menos uno de dichos dos extremos roscados (17, 19) comprende unos medios adaptados para la rotacion de dicho elemento de tension (15) respecto de su propio eje longitudinal.
  4. 4. Caja de cambios (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dichos medios adaptados para la rotacion de dicho elemento de tension (15) comprenden una pluralidad de rebajes (29) previstos en por lo menos uno de dichos dos extremos (17, 19).
  5. 5. Caja de cambios (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dicho por lo menos un arbol (7) comprende un orificio pasante longitudinal (31), estando acomodado dicho elemento de tension (15) en dicho orificio pasante (31).
  6. 6. Caja de cambios (1) segun una o mas de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que dichos cojinetes (11, 13) son del tipo de cojinetes de contacto angular, siendo precargados dichos cojinetes (11, 13) por la traccion de dichas dos paredes (3, 5) producida por dicho elemento tension (15).
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