ES2920379T3 - Atenuación de las vibraciones de los engranajes de acoplamiento en una toma de fuerza - Google Patents

Abstract

Un despegue de potencia incluye un mecanismo de entrada que tiene un engranaje de entrada que se admite rotatablemente en una carcasa de la parte de despegue de energía. El mecanismo de entrada también tiene una porción que se extiende hacia afuera a través de la abertura provista a través de la superficie de montaje de la carcasa de la porción de despegue de energía y que se adapta para extenderse y ser impulsado por la fuente de energía rotacional. El despegue de potencia incluye además un mecanismo de salida que está dispuesto dentro de la carcasa e incluye un engranaje impulsado que es impulsado por parte de la entrada del mecanismo de entrada. Un eje de rotación del engranaje de entrada y un eje de rotación del engranaje impulsado se desalinean para minimizar la transmisión de transitorios de par y otras vibraciones que durante la operación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Atenuación de las vibraciones de los engranajes de acoplamiento en una toma de fuerza

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica el beneficio de La solicitud provisional de Estados Unidos núm. 62/592.438, presentada el 30 de noviembre de 2017.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, a las tomas de fuerza para transmitir energía rotacional desde una fuente de energía rotacional a un accesorio accionado de forma rotativa. En particular, esta invención se refiere a una estructura mejorada para dicha toma de fuerza que minimiza la transmisión de los transitorios de par y otras vibraciones a través de ella desde la fuente de energía rotacional hasta el accesorio accionado de forma rotativa, lo que resulta en una reducción significativa de la cantidad de ruido que se puede generar durante el funcionamiento. Una toma de fuerza de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 es conocida por US 2015/362058.

Una toma de fuerza es un dispositivo mecánico bien conocido que a menudo se utiliza junto con una fuente de energía rotacional, tal como el motor o la transmisión de un vehículo, para transferir energía rotacional a un accesorio de accionamiento rotativo, tal como una bomba hidráulica que se apoya en el vehículo. Por ejemplo, las tomas de fuerza se utilizan comúnmente en los vehículos industriales y agrícolas para transferir la energía rotacional desde el motor del vehículo o la transmisión a una o más bombas hidráulicas que, a su vez, se utilizan para operar los accesorios de accionamiento hidráulico proporcionados en el vehículo, tales como arados, compactadores de basura, mecanismos de elevación, cabrestantes, y similares. La toma de fuerza proporciona un medio simple, económico y conveniente para transferir energía desde la fuente de energía rotativa a la bomba hidráulica que, a su vez, transfiere fluido a una presión relativamente alta para hacer funcionar el accesorio accionado.

Una toma de fuerza típica incluye una carcasa, un mecanismo de entrada y un mecanismo de salida. La carcasa de la toma de fuerza está adaptada para que se apoye en una carcasa de la fuente de energía rotacional. La carcasa de la toma de fuerza incluye una abertura que se puede alinear con una abertura correspondiente prevista en la carcasa de la fuente de energía rotacional. El mecanismo de entrada de la toma de fuerza está soportado dentro de la carcasa de la toma de fuerza y se extiende hacia el exterior de la misma a través de las aberturas alineadas y dentro de la carcasa de la fuente de energía rotacional. De este modo, el mecanismo de entrada de la toma de fuerza está conectado a la fuente de energía rotacional para ser impulsado de forma rotativa siempre que la fuente de energía rotacional sea operada. El mecanismo de salida de la toma de fuerza también está soportado dentro de la carcasa de la toma de fuerza, es accionado de forma rotativa por el mecanismo de entrada y está adaptado para ser conectado al accesorio accionado de forma rotativa.

En algunos casos, el mecanismo de entrada de la toma de fuerza está directamente conectado al mecanismo de salida, de forma que el accesorio accionado rotativamente se acciona siempre que se acciona la fuente de energía rotacional. En otros casos, se proporciona un conjunto de embrague entre el mecanismo de entrada y el mecanismo de salida, de forma que el accesorio accionado rotativamente se acciona sólo cuando el conjunto de embrague está acoplado mientras se acciona la fuente de energía rotacional. En ambos casos, sin embargo, la toma de fuerza incluye uno o más pares de engranajes como parte del mecanismo de entrada, el mecanismo de salida o un mecanismo de tren de engranajes conectado entre el mecanismo de entrada y el mecanismo de salida.

Es bien sabido que tanto los motores de combustión interna como los motores diésel generan cantidades significativas de vibraciones torsionales durante su funcionamiento, principalmente como resultado de la naturaleza no lineal de los eventos de combustión que ocurren en ellos. Estas vibraciones torsionales se manifiestan como variaciones cíclicas en las velocidades rotacionales de los componentes de la fuente de energía rotacional, que suelen presentar un patrón sinusoidal de periodos alternos de aceleración y desaceleración respecto a una velocidad rotacional media. Frecuentemente, el mecanismo de entrada de la toma de fuerza es accionado rotativamente por uno de estos componentes de la fuente de energía rotacional. Como resultado, las vibraciones torsionales se transmiten desde la fuente de energía rotacional a uno o más pares de engranajes que se engranan contenidos en la toma de fuerza. En algunos casos, estas vibraciones torsionales pueden dar lugar a una serie de impactos de una o dos caras entre los dientes de un par de engranajes que se engranan, lo que suele generar un traqueteo audible indeseable o un ruido similar. Este ruido se suele denominar traqueteo del neutro porque es más pronunciado cuando el embrague de la toma de fuerza está desembragado o cuando la toma de fuerza no está conduciendo una carga pesada, lo que tendería a amortiguar estas vibraciones torsionales.

A fin de evitar, o al menos minimizar, este indeseable ruido de traqueteo del neutro, el par de engranajes que se engranan estaría idealmente construido con dientes de engranaje que se engranan perfectamente, sin holgura entre los flancos de los dientes de los engranajes adyacentes y, de este modo, sin oportunidad de generar el ruido. Sin embargo, esta condición ideal no es posible debido a la realidad de las tolerancias de fabricación, por lo que los pares de engranajes que se engranan siempre tienen una cantidad inherente de juego de dientes que permite que los respectivos dientes de los engranajes se engranen sin un desgaste indebido. No obstante, seguiría siendo deseable proporcionar una estructura mejorada para una toma de fuerza que amortigüe o atenúe de otro modo estas vibraciones torsionales y, de este modo, reduzca o elimine el ruido de traqueteo neutro.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a una estructura mejorada para una toma de fuerza que amortigua o atenúa de otro modo las vibraciones torsionales y, de este modo reduce o elimina el ruido de traqueteo neutro. La toma de fuerza incluye una carcasa que tiene una superficie de montaje que está adaptada para ser asegurada a una superficie de montaje proporcionada en una fuente de energía rotacional. La superficie de montaje de la carcasa de la porción de la toma de fuerza tiene una abertura a través de ella. La toma de fuerza también incluye un mecanismo de entrada que tiene un engranaje de entrada que se apoya de forma rotativa en la carcasa de la porción de la toma de fuerza. El engranaje de entrada también tiene una porción que se extiende hacia afuera a través de la abertura proporcionada a través de la superficie de montaje de la carcasa de la porción de toma de fuerza y que está adaptada para extenderse dentro y ser impulsada de forma rotativa por un engranaje de conducción contenido dentro de la fuente de energía rotacional. La toma de fuerza incluye además un mecanismo de salida que está dispuesto dentro de la carcasa e incluye un engranaje impulsado que es impulsado rotativamente por el engranaje de entrada del mecanismo de entrada. Un eje rotacional del engranaje de entrada y un eje rotacional del engranaje motriz o del engranaje conducido están desalineados para minimizar la transmisión de transitorios de par y otras vibraciones a través de ellos durante el funcionamiento.

Varios aspectos de esta invención se harán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes, cuando se lean a la luz de los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una vista en alzado en sección de una toma de fuerza apoyada en una fuente de energía rotacional de acuerdo con esta invención.

La Fig. 2 es una vista esquemática ampliada en alzado de un tren de engranajes de la técnica anterior que incluye un engranaje conductor, un primer engranaje conducido y un segundo engranaje conducido.

La Fig. 3 es una vista en alzado esquemática ampliada de una primera realización de un tren de engranajes de acuerdo con esta invención que incluye un engranaje conductor, un primer engranaje conducido y un segundo engranaje conducido.

La Fig. 4 es una vista en alzado esquemática ampliada de una segunda realización de un tren de engranajes de acuerdo con esta invención que incluye un engranaje conductor, un primer engranaje conducido y un segundo engranaje conducido.

La Fig. 5 es una vista en sección esquemática ampliada de una porción de una primera realización de la carcasa de la toma de fuerza ilustrada en la Fig. 1.

La Fig. 6 es una vista en sección esquemática ampliada de una porción de una segunda realización de la carcasa de la toma de fuerza ilustrada en la Fig. 1.

La Fig. 7 es una vista en sección esquemática ampliada de una porción de una tercera realización de la carcasa de la toma de fuerza ilustrada en la Fig. 1.

La Fig. 8 es una vista en perspectiva ampliada de una realización de un eje de entrada de la toma de fuerza ilustrada en la Fig. 1.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

Con referencia ahora a los dibujos, se ilustra en la Fig. 1 una vista seccional en alzado de una toma de fuerza, indicada generalmente en 10, de acuerdo con esta invención. La estructura básica y el modo de funcionamiento de la toma de fuerza 10 son bien conocidos en la técnica, y sólo se describirán aquellas partes de la toma de fuerza 10 que son necesarias para una completa comprensión de la invención. Además, la toma de fuerza 10 ilustrada tiene como único objetivo ilustrar un entorno en el que se puede utilizar esta invención. Por lo tanto, el alcance de esta invención no pretende limitarse a su uso con la estructura específica de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1 o con las tomas de fuerza en general. Por el contrario, como se verá más adelante, esta invención se puede utilizar en cualquier entorno deseado para los fines que se describen a continuación.

La toma de fuerza 10 ilustrada incluye una carcasa hueca 11 que tiene una superficie de montaje 11a provista en ella. La superficie de montaje 11a de la carcasa de la toma de fuerza 11 está provista de una abertura 11b. La toma de fuerza 10 tiene un mecanismo de entrada que incluye un engranaje de entrada 12 que está soportado de forma rotativa dentro de la carcasa de la toma de fuerza 11. Como se muestra en la Fig. 1, una porción del engranaje de entrada 12 se extiende hacia afuera a través de la abertura 11b provista a través de la superficie de montaje 11a.

La superficie de montaje 11a de la carcasa de la toma de fuerza 11 está adaptada para ser asegurada (típicamente por una pluralidad de pernos - no mostrados) a una superficie de montaje correspondiente provista en una carcasa de una fuente de energía rotacional 100, tal como un motor o una transmisión de un vehículo. Como es bien conocido en la técnica, la porción del engranaje de entrada 12 que se extiende a través de la abertura 11b de la carcasa de la toma de fuerza 11 también se extiende a través de una abertura correspondiente (no mostrada) proporcionada en la carcasa de la fuente de energía rotacional 100 en el compromiso con un engranaje de conducción 101 u otro mecanismo proporcionado allí. De este modo, el engranaje de entrada 12 de la toma de fuerza 10 se acciona de forma rotativa siempre que el engranaje de conducción 101 contenido en la fuente de energía rotacional 100 se acciona de forma rotativa.

El engranaje de entrada ilustrado 12 está acoplado o apoyado de otra manera en un cubo de engranaje de entrada 13 para la rotación concurrente para formar un engranaje de grupo de entrada convencional. Sin embargo, se sabe que el engranaje de entrada 12 y el cubo del engranaje de entrada 13 se forman integralmente a partir de una sola pieza de material. En cualquier caso, el cubo del engranaje de entrada 13 está, a su vez, soportado rotativamente en un eje de entrada 14 (mostrado con más detalle en la Fig. 8) por uno o más rodamientos 15. Los extremos primero y segundo del eje de entrada 14 ilustrado se apoyan respectivamente (y típicamente de forma no rotativa) en los agujeros primero y segundo 11c y 11d previstos en la carcasa de la toma de fuerza 11. A continuación se describirá en detalle la forma en que los extremos primero y segundo del eje de entrada 14 se apoyan en los agujeros primero y segundo 11c y 11d.

La toma de fuerza 10 también incluye un conjunto de embrague, indicado generalmente en 16, para conectar selectivamente el cubo del engranaje de entrada 13 (y, de este modo, el engranaje de entrada 12 apoyado en él) a un eje de salida 17. El eje de salida 17 está, a su vez, adaptado para ser conectado al accesorio rotativo (no mostrado). El eje de salida 17 ilustrado se apoya de forma rotativa en la carcasa de la toma de fuerza 11 por medio de un par de rodamientos 17a y 17b u otros medios similares. Cuando el conjunto de embrague 16 está acoplado, el cubo del engranaje de entrada 13 está conectado al eje de salida 17 para la rotación concurrente. De este modo, el accesorio accionado de forma rotativa es accionado de forma rotativa por la fuente de energía rotacional cuando el conjunto de embrague 16 está conectado. A la inversa, cuando el conjunto de embrague 16 está desacoplado, el cubo del engranaje de entrada 13 se desconecta del eje de salida 17. De este modo, el accesorio accionado de forma rotativa no es accionado de forma rotativa por la fuente de energía rotacional cuando el conjunto de embrague 16 está desacoplado. Se puede proporcionar un conjunto de cambio convencional, indicado generalmente en 18, para conectar y desconectar selectivamente el conjunto de embrague 16 de una manera conocida.

El conjunto de embrague 16 de la toma de fuerza 10 incluye un engranaje de accionamiento 21 que es accionado de forma rotativa por el cubo de engranaje de entrada 13. El engranaje de accionamiento 21 ilustrado incluye una porción de campana cilíndrica hueca de extensión axial 21a que tiene una superficie interior estriada. El engranaje de accionamiento 21 ilustrado está soportado de forma rotativa en el eje de salida 17 por un rodamiento 22 y está formado integralmente de una sola pieza de material con la porción de campana cilíndrica hueca 21a. Sin embargo, se sabe que el engranaje de accionamiento 21 y la porción de campana cilíndrica hueca 21a se forman a partir de componentes separados que se acoplan o se conectan de otro modo para la rotación concurrente. En cualquier caso, una pluralidad de placas de embrague anulares planas 23 está acoplada a la superficie estriada interior de la porción de campana cilíndrica hueca 21a del engranaje de transmisión 21 para girar con ella. De este modo, el engranaje de accionamiento 21 y los discos de embrague 23 están constantemente accionados por el engranaje de entrada 12.

Una pluralidad de placas de fricción anulares 24 está dispuesta de forma alternada entre las placas de embrague 23. Las placas de fricción 24 están acopladas a una superficie estriada exterior proporcionada en una porción cilíndrica 25a que se extiende axialmente de un engranaje de embrague 25 para girar con él. El engranaje de embrague 25 está acoplado o fijado de otro modo al eje de salida 17 para girar con él. De este modo, los discos de fricción 24, el engranaje de embrague 25 y el eje de salida 17 están conectados para girar juntos como una unidad. El engranaje de embrague 25 está restringido del movimiento axial en una dirección (hacia la derecha cuando se ve la Fig. 1) por uno o más anillos de retención 25b que están montados en el eje de salida 17, con un propósito que se explicará más adelante.

Se proporciona un pistón de embrague anular 26 para provocar selectivamente que los discos de embrague 23 y los discos de fricción 24 se acoplen por fricción entre sí para acoplar el conjunto de embrague 16. Para ello, el pistón de embrague 26 está dispuesto dentro de un cilindro de embrague cilíndrico hueco 27. El cilindro de embrague 27 tiene un extremo cerrado y otro abierto. Un extremo del pistón de embrague 26 (el extremo izquierdo al ver la Fig. 1) está dispuesto dentro del cilindro de embrague 27, mientras que el extremo opuesto del pistón de embrague 26 (el extremo derecho al ver la Fig. 1) se extiende desde el extremo abierto del cilindro de embrague 27 adyacente a los discos de embrague 23 y los discos de fricción 24. Tanto el pistón de embrague 26 como el cilindro de embrague 27 se apoyan en el eje de salida 17. El pistón de embrague 26 se puede mover axialmente a lo largo del eje de salida 17, pero el cilindro de embrague 27 está restringido del movimiento axial en una dirección (hacia la izquierda cuando se ve la Fig. 1) por uno o más anillos de retención 27a que están montados en el eje de salida 17 con un propósito que se explicará más adelante.

Un resorte de embrague enrollado 28 reacciona entre el pistón de embrague 26 y el engranaje de embrague 25. Como se ha comentado anteriormente, el engranaje de embrague 25 está restringido del movimiento axial en una dirección (hacia la derecha cuando se ve la Fig. 1) por el anillo de retención 25b. De este modo, el resorte de embrague 28 empuja el pistón de embrague 26 axialmente en dirección opuesta (hacia la izquierda cuando se ve la Fig. 1) hacia una posición de desembrague adyacente al extremo cerrado del cilindro de embrague 27. En la posición de desacoplamiento, el pistón de embrague 26 no engancha los discos de embrague 23 ni los discos de fricción 24. De este modo, los discos de embrague 23 y los discos de fricción 24 no se acoplan por fricción. En consecuencia, el engranaje de embrague 25 está desconectado del engranaje de accionamiento 21 para que no haya ninguna conexión de accionamiento giratoria entre ellos.

Para acoplar el conjunto de embrague 16, el conjunto de cambio 18 se acciona para suministrar fluido presurizado a una cámara de embrague anular 29 definida entre el pistón de embrague 26 y el extremo cerrado del cilindro de embrague 27. Como resultado, el pistón del embrague 26 se desplaza axialmente en una dirección (hacia la derecha cuando se ve la Fig. 1) hacia una posición acoplada. En la posición de acoplamiento, el pistón de embrague 26 hace que los discos de embrague 23 y los discos de fricción 24 se acoplen por fricción. En consecuencia, el engranaje de embrague 25 está conectado al engranaje de accionamiento 21 para proporcionar una conexión de accionamiento rotativa entre ellos.

La Fig. 2 es una vista en alzado esquemática ampliada de un tren de engranajes de la técnica anterior que incluye un engranaje de conducción (que puede ser, por ejemplo, el engranaje de conducción 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 ilustrada en la Fig. 1), un primer engranaje conducido (que puede ser, por ejemplo, el engranaje de entrada 12 proporcionado dentro de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1), y un segundo engranaje conducido (que puede ser, por ejemplo, el engranaje motriz 21 proporcionado dentro de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1). El engranaje de conducción 101 contenido en la fuente de energía rotacional 100 está soportado para girar alrededor de un eje 101', el engranaje de entrada 12 está soportado (en el eje de entrada 14) para girar alrededor de un eje 12', y el engranaje de conducción 21 está soportado para girar alrededor de un eje 21'. Como se muestra en la Fig. 2, los tres ejes de rotación 101', 12' y 21' son paralelos entre sí, y el eje 12' está dispuesto equidistantemente entre el eje 101' y el eje 21'. En este tren de engranajes de la técnica anterior, los pares de engranajes que engranan tienen una cantidad inherente de holgura de los dientes para permitir que los respectivos dientes del engranaje engranen sin un desgaste indebido. Desgraciadamente, como se ha descrito anteriormente, la presencia de esta holgura de dientes facilita la generación de un indeseable ruido de traqueteo del neutro durante su uso.

La Fig. 3 es una vista en alzado esquemática ampliada de una primera realización de un tren de engranajes de acuerdo con esta invención que incluye un engranaje de conducción (que puede ser, por ejemplo, el engranaje de conducción 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 ilustrada en la Fig. 1), un primer engranaje conducido (que puede ser, por ejemplo, el engranaje de entrada 12 proporcionado dentro de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1), y un segundo engranaje conducido (que puede ser, por ejemplo, el engranaje de transmisión 21 proporcionado dentro de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1). El engranaje de conducción 101 contenido en la fuente de energía rotacional 100 está soportado para girar alrededor del eje 101', el engranaje de entrada 12 está soportado (en el eje de entrada 14) para girar alrededor de un eje 12", y el engranaje motriz 21 está soportado para girar alrededor del eje 21'. Sin embargo, en esta primera realización del tren de engranajes de esta invención, los tres ejes de rotación 101', 12" y 21' no son todos paralelos entre sí. Más bien, como se muestra en la Fig. 3, el eje 12" definido por el engranaje de entrada 12 se extiende en un ángulo no paralelo en relación con el eje 101' definido por el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100. Esta orientación no paralela del eje 12" se ilustra mejor haciendo referencia a la línea de puntos 12' de la Fig. 3, que se corresponde con la orientación paralela del eje 12' de la técnica anterior mostrada en la Fig. 2. Del mismo modo, el eje 12" definido por el engranaje de entrada 12 también se extiende en un ángulo no paralelo con respecto al eje 21' definido por el engranaje de accionamiento 21 proporcionado dentro de la toma de fuerza 10.

La orientación no paralela del eje 12" definido por el engranaje de entrada 12 y el eje 101' definido por el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 (y/o el eje 21' definido por el engranaje de accionamiento 21 provisto dentro de la toma de fuerza 10) resulta en una desalineación axial intencional de los dientes de acoplamiento de dichos engranajes 12 y 101 (y/o 21). Esta desalineación axial provoca un contacto entre los dientes de acoplamiento de dichos engranajes 12 y 101 (y/o 21) que elimina eficazmente el juego y el traqueteo del engranaje neutro, especialmente cuando la toma de fuerza 10 está en ralentí (por ejemplo, cuando la fuente de energía rotacional 100 está haciendo girar los engranajes 12 y 101 (y/o 21), pero el embrague 16 está desacoplado de forma que se transmite poco o ningún par a través de la toma de fuerza 10 al dispositivo accionado de forma rotativa). A continuación se describirá la forma en que el engranaje de entrada 12 puede ser soportado en la orientación no paralela ilustrada en relación con los engranajes 101 y/o 21.

La Fig. 4 es una vista en alzado esquemática ampliada de una segunda realización de un tren de engranajes de acuerdo con esta invención que incluye un engranaje de conducción (que puede, por ejemplo, ser el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 ilustrada en la Fig. 1), un primer engranaje conducido (que puede, por ejemplo, ser el engranaje de entrada 12 proporcionado dentro de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1), y un segundo engranaje conducido (que puede, por ejemplo, ser el engranaje de transmisión 21 proporcionado dentro de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1). El engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 está soportado para girar alrededor del eje 101', el engranaje de entrada 12 está soportado (en el eje de entrada 14) para girar alrededor de un eje 12™, y el engranaje de accionamiento 21 está soportado para girar alrededor del eje 21'. Sin embargo, en esta segunda realización del tren de engranajes de esta invención, el eje 12'™ no está dispuesto equidistantemente entre el eje 101' y el eje 21'. Más bien, como se muestra en la Fig. 4, el eje 12™ definido por el engranaje de entrada 12 está axialmente desplazado más lejos del eje 21' definido por el engranaje de accionamiento 21 y más cerca hacia el eje 101' definido por el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100. Esta orientación desplazada del eje 12" se ilustra mejor haciendo referencia a la línea de puntos 12' de la Fig. 4, que se corresponde con la orientación equidistante del eje 12' de la técnica anterior mostrada en la Fig. 2. Alternativamente, el eje 12™ definido por el engranaje de entrada 12 podría estar axialmente desplazado más cerca del eje 21' definido por el engranaje de accionamiento 21 y más lejos del eje 101' definido por el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 si se desea.

En cualquier caso, la orientación no equidistante del eje 12" definido por el engranaje de entrada 12 y el eje 101' definido por el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 (o el engranaje de accionamiento 21 provisto dentro de la toma de fuerza 10) resulta en una desalineación axial intencional de los dientes de acoplamiento de dichos engranajes 12 y 101 (o 21). Esta desalineación axial provoca un contacto entre los dientes de acoplamiento de dichos engranajes 12 y 101 (o 21) que elimina eficazmente el juego y el traqueteo del engranaje neutro, especialmente cuando la toma de fuerza 10 está en ralentí (por ejemplo, cuando la fuente de energía rotacional 100 está haciendo girar los engranajes 12 y 101, pero el embrague 16 está desacoplado de forma que se transmite poco o ningún par a través de la toma de fuerza 10 al dispositivo accionado). A continuación se describirá la forma en que el engranaje de entrada 12 puede ser soportado en la orientación no resistente ilustrada.

Como se ha descrito anteriormente, los términos "no dispuesto equidistantemente" y "no equidistante" se refieren a una situación en la que el eje 12" está situado en una posición que es algo diferente a la mitad del eje 101' y del eje 21', a diferencia de la orientación del eje 12' de la técnica anterior mostrado en la Fig. 2. Sin embargo, estos términos no necesitan ser interpretados con referencia a ambos ejes 101' y 21'. Más bien, dichos términos se pueden referir a una situación en la que el eje 12" está situado en una posición relativa al eje 101' o al eje 21', en la que los respectivos dientes de los engranajes soportados en dichos ejes interactúan de la misma manera para eliminar eficazmente el juego y el traqueteo de los engranajes en neutro, especialmente cuando la toma de fuerza 10 está en ralentí como se ha descrito anteriormente.

Las realizaciones de esta invención mostradas en la Fig. 3 y la Fig. 4 pueden ser implementadas individualmente, pero no son necesariamente excluyentes. Por el contrario, el eje definido por el engranaje de entrada 12 se puede, por ejemplo, (1) extender en un ángulo no paralelo con respecto al eje 101' definido por el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 (como se muestra en la Fig. 3) y simultáneamente (2) estar axialmente desplazado fuera del eje 21' definido por el engranaje de accionamiento 21 y hacia el eje 101' definido por el engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 (como se muestra en la Fig. 4).

La Fig. 5 es una vista en sección esquemática ampliada de una parte de una primera realización de la carcasa 11 para la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1. Como se ha comentado anteriormente, los extremos primero y segundo del eje de entrada 14 se apoyan, respectivamente, en los orificios primero y segundo 11c y 11d previstos en la carcasa de la toma de fuerza 11. El primer orificio 11c define un primer eje 11c', mientras que el segundo orificio 11d define un segundo eje 11d'. A diferencia de los orificios previstos en la carcasa de una toma de fuerza de la técnica anterior (en la que el primer eje 11c' y el segundo eje 11d' están alineados coaxialmente), el primer eje 11c' y el segundo eje 11d' ilustrados en la Fig. 5 están desplazados entre sí. La orientación desplazada de los primeros y segundos orificios 11c y 11d se puede utilizar para soportar el eje de entrada 14 en la orientación no paralela ilustrada en la Fig. 3. Alternativamente, los primeros y segundos orificios 11c y 11d provistos en la carcasa de la toma de fuerza 11 pueden estar orientados de forma que el primer eje 11c' y el segundo eje 11d' estén alineados coaxialmente entre sí, pero no estén dispuestos equidistantemente entre el eje 101' y el eje 21', como se muestra en la Fig. 4.

La Fig. 6 es una vista en sección esquemática ampliada de una porción de una segunda realización de la carcasa 11 de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1. La segunda realización de la carcasa 11 es, en gran medida, idéntica a la primera realización de la carcasa 11 ilustrada en la Fig. 5. Sin embargo, en lugar de que los extremos primero y segundo del eje de entrada 14 se apoyen respectivamente en los orificios primero y segundo 11c y 11d previstos en la carcasa de la toma de fuerza 11, como se muestra en la Fig. 5, los extremos primero y segundo del eje de entrada 14 se apoyan en los respectivos muñones 102a y 102b que, a su vez, se apoyan respectivamente en dichos orificios primero y segundo 11c y 11d. Los muñones 102a y 102b definen respectivamente el primer eje 11c' y el segundo eje 11d', que pueden estar desplazados axialmente entre sí (como se muestra en la Fig. 3) o alineados coaxialmente, pero no dispuestos equidistantemente entre el eje 101' y el eje 21' (como se muestra en la Fig. 4). Los muñones 102a y 102b pueden estar formados por un material rígido, similar a la carcasa 11 de la toma de fuerza 10. Alternativamente, los muñones 102a y 102b pueden estar formados por un material semirrígido que permita algún movimiento relativo entre ellos y los extremos asociados del eje de entrada 14 (como se describe a continuación). Además, si se desea, uno de los primeros y segundos extremos del eje de entrada 14 se puede apoyar directamente en uno de los primeros y segundos orificios 11c y 11d previstos en la carcasa de la toma de fuerza 11, mientras que el otro de los primeros y segundos extremos del eje de entrada 14 se puede apoyar en el otro de los muñones 102a y 102b.

La Fig. 7 es una vista en sección esquemática ampliada de una porción de una tercera realización de la carcasa 11 para la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1. La tercera realización de la carcasa 11 es, en gran medida, idéntica a la primera realización de la carcasa 11 ilustrada en la Fig. 5. Sin embargo, en esta tercera realización, los tamaños del primer y segundo orificio 11c y 11d son diferentes entre sí. En la realización ilustrada, el tamaño del primer orificio 11c es mayor que el tamaño del segundo orificio 11d. De este modo, el extremo del eje de entrada 14 que se apoya en el segundo orificio 11d se fija en posición respecto a la carcasa 11 de la toma de fuerza 10, mientras que el otro extremo del eje de entrada 14 que se apoya en el primer orificio 11c es móvil respecto a dicha carcasa 11. Como resultado, el eje de entrada 14 puede pivotar con respecto a la carcasa 11, como se muestra en los ejes ilustrados 11c' y 11d' en la Fig. 7. Este movimiento pivotante se puede utilizar para apoyar el eje de entrada 14 en la orientación no paralela ilustrada en la Fig. 3.

La Fig. 8 es una vista en perspectiva ampliada del eje de entrada 14 que se puede proporcionar para soportar el engranaje de entrada 12 dentro de la toma de fuerza 10 ilustrada en la Fig. 1. Como se muestra en la misma, el eje de entrada 14 está provisto de dos estructuras de soporte elásticas longitudinalmente opuestas que sirven para apoyar los extremos del eje de entrada 14 en los primeros y segundos orificios 11c y 11d provistos en la carcasa de la toma de fuerza 11. En la realización ilustrada, las estructuras de soporte resilientes se encarnan como un par de juntas tóricas elastoméricas 14a y 14b. Sin embargo, las estructuras de soporte resilientes pueden ser incorporadas como cualquier otra estructura o combinación de estructuras que puedan permitir que se produzca una cantidad limitada de movimiento entre los extremos del eje de entrada 14 y la carcasa 11. Por ejemplo, las estructuras de soporte resilientes pueden ser incorporadas como resortes o poppets cargados con resortes, como se muestra en la Patente de los Estados Unidos núm. 9.494.227 y La Publicación de Patente de los Estados Unidos núm. 2015/0276040.

Cuando se transmite poca o ninguna carga a través de la toma de fuerza 10, el engranaje de entrada 12 se apoya en la orientación no paralela con respecto al engranaje 101 contenido dentro de la fuente de energía rotacional 100 (como se muestra en la Fig. 3) o en la orientación no equidistante entre el eje 101' y el eje 21' (como se muestra en la Fig. 4) en virtud de la orientación de los primeros y segundos orificios 11c y 11d provistos en la carcasa de la toma de fuerza 11 y las juntas tóricas elastoméricas 14a y 14b provistas en los extremos del eje de entrada 14. Sin embargo, cuando se transmite una carga mayor a través de la toma de fuerza 10, una o ambas juntas tóricas elastoméricas 14a y 14b se comprimen, lo que hace que el eje de entrada 14 se asiente de forma tangente a los primeros y segundos orificios 11c y 11d, con su eje en el plano del vector de fuerza resultante. De este modo, el engranaje de entrada 12 se mueve a la orientación paralela y equidistante (como se muestra en la Fig. 2) para el uso normal de la toma de fuerza 10. Cuando la carga transmitida a través de la toma de fuerza 10 se reduce posteriormente, no habrá ninguna fuerza apreciable que actúe sobre el eje de entrada 14 o el engranaje de entrada 12 en la dirección del vector de fuerza resultante. Por lo tanto, las fuerzas de empuje de las juntas tóricas elastoméricas 14a y 14b que soportan los extremos del eje de entrada 14 en los primeros y segundos orificios 11c y 11d de la carcasa 11 prevalecerán para centrar cada extremo del eje de entrada 14 en el mismo. De este modo, el engranaje de entrada 12 volverá a su orientación original, ya sea la orientación no paralela con respecto al engranaje 101 contenido en la fuente de energía rotacional 100 (como se muestra en la Fig. 3) o la orientación no equidistante entre el eje 101' y el eje 21' (como se muestra en la Fig. 4).

Debido a esta desalineación axial fabricada de los primeros y segundos orificios 11c y 11d previstos en la carcasa de la toma de fuerza 11, la orientación sin carga del engranaje de entrada 12 hace que el eje de rotación del eje del engranaje 14 se incline en relación con los ejes fijos de los engranajes 101 y 21. Aunque la magnitud es relativamente pequeña, esta inclinación del eje de entrada 14 hace que los dientes de los engranajes 101, 12 y 21 se desalineen ligeramente. En efecto, esta desalineación simula un espesor de diente mayor que el real en los dientes del primer engranaje conducido 12, que entonces engrana como si la cantidad de holgura se redujera significativamente. Esto reduce o elimina el traqueteo de los dientes que engranan (entre los engranajes 101 y 12 y entre los engranajes 12 y 21) entre sí.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una toma de fuerza (10) adaptada para ser fijada a una superficie de montaje prevista en una fuente de energía rotacional (100), la toma de fuerza comprende:

una carcasa (11) que incluye una superficie de montaje (11a) adaptada para ser fijada a una superficie de montaje provista en una fuente de energía rotacional (100), en la que la superficie de montaje de la carcasa de la porción de toma de fuerza tiene una abertura (11b) a través de la misma;

un mecanismo de entrada que incluye un engranaje de entrada (12) que se apoya de forma rotativa en la carcasa (11) de la porción de toma de fuerza y que tiene una porción que se extiende hacia el exterior a través de la abertura (11b) proporcionada a través de la superficie de montaje (11a) de la carcasa de la porción de toma de fuerza y que está adaptada para extenderse dentro de un engranaje de conducción (101) contenido en la fuente de energía rotacional (100) y ser impulsada de forma rotativa por él; y

un mecanismo de salida dispuesto dentro de la carcasa y que incluye un engranaje conducido (21) que es accionado de forma rotativa por el engranaje de entrada del mecanismo de entrada,

caracterizado porque un eje de rotación del engranaje de entrada (12) y un eje de rotación del engranaje de accionamiento (101) o del engranaje conducido (21) están desalineados para minimizar la transmisión de transitorios de par y otras vibraciones a través de ellos durante el funcionamiento.

2. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 1, en la que el eje de rotación del engranaje de entrada (12) y los ejes de rotación del engranaje motriz (101) y del engranaje conducido (21) están desalineados axialmente.

3. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 2, en la que el engranaje de entrada (12) está apoyado en un eje de entrada (14) que tiene un primer y un segundo extremo apoyado en los respectivos primer y segundo orificios (11c, 11d) previstos en la carcasa (11).

4. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 3, en la que:

i) el primer y el segundo orificio (11c, 11d) están desplazados axialmente entre sí; y/o,

ii) los extremos primero y segundo del eje de entrada (14) se apoyan en los respectivos muñones primero y segundo (102a, 102b) que, a su vez, se apoyan respectivamente en los orificios primero y segundo (11c, 11d), y en los que los muñones primero y segundo están desplazados axialmente entre sí: y/o,

iii) el primer y el segundo orificio (11c, 11d) tienen tamaños diferentes, de forma que un extremo del eje de entrada está fijo en posición respecto a la carcasa, mientras que el otro extremo del eje de entrada es móvil respecto a la carcasa.

5. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 1, en la que el eje de rotación del engranaje de entrada (12) y el eje de rotación del engranaje conducido (21) están desplazados axialmente el uno hacia el otro con una orientación no equidistante.

6. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 5, en la que el engranaje de entrada (12) está apoyado en un eje (14) que tiene un primer y un segundo extremo apoyado en los respectivos primer y segundo orificios (11c, 11d) previstos en la carcasa, preferentemente en los que el primer y el segundo orificio están desplazados axialmente uno respecto del otro.

7. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 6, en la que los extremos primero y segundo del eje de entrada (14) se apoyan en los respectivos muñones primero y segundo (102a, 102b) que, a su vez, se apoyan respectivamente en los orificios primero y segundo (11c, 11d), y en la que los muñones primero y segundo están desplazados axialmente entre sí.

8. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 6, en la que el primer y el segundo orificio (11c, 11d) tienen tamaños diferentes, de forma que un extremo del eje de entrada está fijo en posición respecto a la carcasa, mientras que el otro extremo del eje de entrada (14) es móvil respecto a dicha carcasa.

9. Conjunto de una toma de fuerza (10) y una fuente de energía rotacional (100), que comprende:

una fuente de energía rotacional (100) que incluye una superficie de montaje con una abertura y un engranaje de accionamiento (101); y

una toma de fuerza que incluye (i) una carcasa (11) que incluye una superficie de montaje (11a) que está fijada a una superficie de montaje de la fuente de energía rotativa (100), en la que la superficie de montaje de la carcasa de la porción de toma de fuerza tiene una abertura (11b) que la atraviesa (ii) un mecanismo de entrada que incluye un engranaje de entrada (12) que está soportado rotativamente en la carcasa (11) de la porción de toma de fuerza y que tiene una porción que se extiende hacia afuera a través de la abertura (11b) provista a través de la superficie de montaje de la carcasa de la porción de toma de fuerza y que está adaptada para extenderse dentro de la fuente de energía rotacional (100) y ser impulsada rotativamente por ella; y (iii) un mecanismo de salida dispuesto dentro de la carcasa y que incluye un engranaje conducido (21) que es impulsado rotativamente por el engranaje de entrada (12) del mecanismo de entrada;

caracterizado porque un eje de rotación del engranaje de entrada (12) y un eje de rotación del engranaje de accionamiento (101) y del engranaje conducido (21) están desalineados para minimizar la transmisión de transitorios de par y otras vibraciones a través de ellos durante el funcionamiento.

10. El conjunto definido en la Reivindicación 9, en el que el eje de rotación del engranaje de entrada (12) y los ejes de rotación del engranaje de conducción (101) y del engranaje conducido (21) están desalineados para minimizar la transmisión de los transitorios de par y otras vibraciones a través de ellos durante el funcionamiento.

11. El conjunto definido en la Reivindicación 9, en el que el eje de rotación del engranaje de entrada (12) y el eje de rotación del engranaje de conducción (101) están desalineados axialmente.

12. El conjunto definido en la Reivindicación 9, en el que el engranaje de entrada se apoya en un eje de entrada (14) que tiene un primer y un segundo extremo que se apoyan en los respectivos primer y segundo orificios (11c, 11d) provistos en la carcasa, y en el que el primer y el segundo orificio (11c, 11d) están desplazados axialmente entre sí.

13. El conjunto definido en la Reivindicación 12, en el que:

i) los extremos primero y segundo del eje de entrada se apoyan en los respectivos muñones primero y segundo (102a, 102b) que, a su vez, se apoyan respectivamente en los orificios primero y segundo (1c, 11d), y en los que los muñones primero y segundo están desplazados axialmente entre sí; y/o,

ii) el primer y el segundo orificio (11c, 11d) tienen tamaños diferentes, de forma que un extremo del eje de entrada (14) está fijo en posición respecto a la carcasa, mientras que el otro extremo del eje de entrada es móvil respecto a dicha carcasa.

14. El conjunto definido en la Reivindicación 12, en el que el eje de rotación de la rueda dentada de entrada (12) y el eje de rotación de la rueda dentada conducida (21) están desplazados axialmente el uno hacia el otro con una orientación no equidistante.

15. La toma de fuerza definida en la Reivindicación 14, en la que el engranaje de entrada (12) está apoyado en un eje (14) que tiene un primer y un segundo extremo apoyado en los respectivos primer y segundo orificios (11c, 11d) previstos en la carcasa, preferentemente en los que el primer y el segundo orificio están desplazados axialmente uno respecto del otro.