ES2952204T3

ES2952204T3 - Dispositivo de acoplamiento rotacional con protector de rodamiento conductor de flujo

Info

Publication number: ES2952204T3
Application number: ES20720729T
Authority: ES
Inventors: Brian Holmbeck; Michael Humy
Original assignee: Warner Electric Technology LLC
Current assignee: Warner Electric Technology LLC
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2023-10-30
Anticipated expiration: 2040-04-08
Also published as: US10883552B2; JP7295268B2; MX2021011651A; EP3953597B1; US20200325944A1; CN113677907A; CN113677907B; EP3953597A1; JP2022527022A; WO2020210270A1; CA3130520C; CA3130520A1

Abstract

Un acoplamiento rotacional (10) incluye un rotor (34) configurado para girar alrededor de un eje rotacional (36). El rotor (34) incluye un cubo (38) dispuesto alrededor del eje (36) y configurado para recibir un eje (12) y un disco (40) que se extiende radialmente hacia afuera desde el cubo (38). Una armadura (26) y un electroimán (24) están dispuestos en lados axiales opuestos del disco (40). El electroimán (24) está fijado contra la rotación. Un cojinete (20) está dispuesto entre el cubo (38) y el electroimán (24). El cubo (38) y el electroimán (24) se acoplan a las pistas interior y exterior, respectivamente, del rodamiento (20) en lados axiales opuestos del rodamiento (20). Un espaciador (16) está dispuesto radialmente hacia el interior del electroimán (24) y se acopla a la pista interior del cojinete (20) en el mismo lado axial del cojinete (20) que el electroimán (24). Un entrehierro (48) separa el espaciador (16) del electroimán (24). Una protección (34) está soportada por el espaciador (16) y se extiende radialmente hacia afuera desde el mismo de manera que una porción de la protección (34) está alineada axialmente con el entrehierro (48). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de acoplamiento rotacional con protector de rodamiento conductor de flujo

Antecedentes de la invención

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un dispositivo de acoplamiento rotacional que tiene un protector que impide que los fluidos y las partículas lleguen a un rodamiento en el dispositivo, al tiempo que facilita el ensamblaje del dispositivo y mejora la transferencia de flujo dentro del dispositivo.

Técnica antecedente

Los dispositivos de acoplamiento rotacional, como embragues y frenos, se utilizan para controlar la transferencia de par entre dos cuerpos. En los dispositivos de acoplamiento electromagnético convencionales, un disco de acoplamiento o rotor se acopla a un miembro de entrada o salida y un inducido dispuesto en un lado del disco se acopla al otro de los miembros de entrada y salida. Un electroimán está dispuesto en el lado opuesto del disco en relación con el inducido y se energiza y desenergiza para hacer que el inducido se una y se desacople del disco para acoplar o desacoplar rotativamente los miembros de entrada y salida y/o frenar uno de los miembros. El electroimán a menudo se fija contra la rotación. Por lo tanto, los dispositivos de acoplamiento convencionales incluyen un rodamiento dispuesto entre el electroimán y las partes giratorias del dispositivo de acoplamiento. Dependiendo de la aplicación en la que se utilice el dispositivo, el rodamiento puede estar expuesto a contaminantes como fluidos y/o polvo, lo que reduce la vida útil del dispositivo.

Con el fin de impedir que los contaminantes lleguen al rodamiento, se han desarrollado sellos que pueden fijarse a una de las pistas del rodamiento y extenderse a través del entrehierro entre las pistas. Sin embargo, el uso de estas juntas requiere mantener un inventario de los sellos y una operación separada para ensamblar la junta en el rodamiento. Además, el montaje de la junta en la pista del rodamiento es difícil y puede provocar daños o un cambio en la funcionalidad del rodamiento. US 2013/015033 A1 revela un dispositivo de acoplamiento rotacional que tiene las características de precaracterización de la reivindicación 1 a continuación. CN 208 651 480 U muestra un embrague electromagnético adecuado para la instalación bidireccional. US 2009/229941 A1 revela un dispositivo de acoplamiento rotacional para su uso como embrague y/o freno provisto de una retención mejorada de una llave de accionamiento durante el envío. US 9 709 111 B1 revela un acoplamiento rotacional que incluye un disco de acoplamiento y un ensamble de electroimán que incluye uno o más imanes permanentes de acoplamiento y uno o más imanes permanentes fijos. El acoplamiento y los imanes permanentes fijos están dispuestos para inhibir el movimiento de los imanes permanentes de acoplamiento y el conjunto de electroimanes en cualquier dirección de rotación.

Los inventores de la presente han reconocido la necesidad de un dispositivo de acoplamiento rotacional que minimice y/o elimine una o más de las deficiencias anteriormente identificadas.

Breve descripción de la invención

Esta invención se refiere a un dispositivo de acoplamiento rotacional que comprende un rotor configurado para la rotación alrededor de un eje rotacional. El rotor incluye un cubo de rotor dispuesto alrededor del eje de rotación y configurado para recibir un árbol y un disco de rotor que se extienden radialmente hacia fuera del cubo de rotor. El dispositivo incluye además un inducido dispuesto en un primer lado axial del disco del rotor y un electroimán dispuesto en un segundo lado axial del disco del rotor opuesto al inducido y fijado contra la rotación. El dispositivo incluye además un rodamiento dispuesto entre el cubo de rotor y el electroimán. El cubo de rotor se acopla a una pista interior del rodamiento en un primer lado axial del rodamiento y el electroimán se acopla a una pista exterior del rodamiento en un segundo lado axial del rodamiento. El dispositivo incluye además un espaciador dispuesto radialmente hacia el interior del electroimán y acoplando la pista interior del rodamiento en el segundo lado axial del rodamiento. Un entrehierro de aire separa el separador del electroimán. El dispositivo incluye además un protector apoyado por el espaciador y que se extiende radialmente hacia afuera de tal manera que una porción del protector está alineada axialmente con el entrehierro de aire.

En un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención, el flujo magnético viaja desde el cubo de rotor hasta el electroimán a través del protector cuando el electroimán se energiza.

De acuerdo con otra realización de la presente invención, el protector asume un primer estado cuando el electroimán no está energizado en el que el protector está espaciado axialmente del electroimán y el protector se deforma y asume un segundo estado cuando el electroimán está energizado en el que el protector entra en contacto con el electroimán.

Un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con la presente invención es ventajoso en relación con los dispositivos de acoplamiento convencionales. El dispositivo de acoplamiento incluye un protector que impide que contaminantes como fluidos y partículas lleguen a un soporte del dispositivo. Debido a que el protector está soportado por el espaciador del dispositivo, en ciertas realizaciones el protector puede incluirse con el dispositivo como una unidad preensamblada, eliminando así la necesidad de mantener un inventario separado de protectores de rodamiento y eliminando el ensamble del protector al rodamiento. Además, debido a que el protector no está fijada a la pista del rodamiento, se reducen los posibles daños y/o la desalineación del rodamiento durante el ensamble. En ciertas realizaciones, el protector también está configurado para proporcionar una ruta de transferencia de flujo adicional para el circuito electromagnético en el dispositivo de acoplamiento para mejorar la transferencia de flujo dentro del dispositivo. En ciertas realizaciones, el protector también puede deformarse en presencia de flujo magnético para reducir el tamaño de una abertura que conduce al rodamiento y mejorar el sellado del rodamiento.

Lo anterior y otros aspectos, características, detalles, utilidades y ventajas de la invención serán evidentes al leer la siguiente descripción detallada y afirmaciones, y al revisar los dibujos adjuntos que ilustran características de esta invención a modo de ejemplo.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un dibujo transversal de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con una realización de la presente invención.

Las Figuras 2A-B son vistas en perspectiva de un protector y un espaciador del dispositivo de acoplamiento de la Figura 1.

La Figura 3 es un dibujo transversal de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.

Las Figuras 4 A-B son vistas en perspectiva de un protector y un espaciador del dispositivo de acoplamiento de la figura 3.

Descripción detallada de la invención

Refiriéndose ahora a los dibujos en los que se utilizan números de referencia similares para identificar componentes idénticos en las diversas vistas, la Figura 1 ilustra un dispositivo de acoplamiento rotacional 10 de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo 10 funciona como un embrague para transferir selectivamente el par entre un árbol 12 y otro dispositivo (no se muestra). El dispositivo 10 también funciona como un freno cuando no se transfiere el par. El dispositivo 10 puede suministrarse para su uso en un cortacésped o un dispositivo similar. Se entenderá por aquellos de la habilidad ordinaria en el arte, sin embargo, que el dispositivo 10 puede ser utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que requieren un embrague y/o freno. El dispositivo 10 incluye un rotor 14, espaciadores 16, 18, rodamientos 20,22, un electroimán 24, un inducido 26, muelles 28, una placa de freno 30 y un miembro de transmisión de par 32. De acuerdo con la presente invención, el acoplamiento 10 incluye además un protector de rodamiento 34.

El árbol 12 puede funcionar como un par de transmisión del árbol de entrada desde un dispositivo (no se muestra) desde el cual el árbol 12 se extiende a través del dispositivo de acoplamiento 10 a otro dispositivo (no se muestra). Alternativamente, el árbol 12 puede funcionar como un árbol de salida que recibe par a través del dispositivo de acoplamiento 10 de otro dispositivo (no se muestra) y transferir ese par a un dispositivo (no se muestra) desde el que se extiende el árbol 12. El árbol 12 puede estar hecho de metales convencionales y aleaciones metálicas y puede ser sólido o tubular. El árbol 12 está centrado alrededor de un eje de rotación 36 y puede ser impulsado por un motor, motor eléctrico u otra fuente de energía convencional cuando funciona como un árbol de entrada. En la realización ilustrada, el árbol 12 se inserta en el dispositivo 10 en el lado opuesto del dispositivo 10 como miembro de transmisión de par 32 (montaje estándar).

El rotor 14 se proporciona para el acoplamiento selectivo con el inducido 26 para transmitir el par entre el árbol 12 y el miembro 32. El rotor 14 está dispuesto sobre el eje 36 y está acoplado al árbol 12 para su rotación. El rotor 14 puede estar hecho de metales convencionales y aleaciones metálicas e incluye un cubo 38 y un rotor o disco de acoplamiento 40.

El cubo 38 es tubular y define un orificio central en el que se extiende el árbol 12. El cubo 38 puede definir una chaveta de extensión axial (no se muestra) con forma complementaria y configurada para recibir una llave (no se muestra) en el árbol 12. Alternativamente, el cubo 38 puede tener forma con una llave integral de extensión radial configurada para ser recibida dentro de una ranura de chaveta en el árbol 12. En cualquiera de los extremos axiales, el cubo 38 define los soportes que se ubican contra las pistas internas de los rodamientos 20, 22 en un lado axial de cada rodamiento 20, 22 para soportar los rodamientos 20, 22. Además, el cubo 38 puede definir una o más muescas u orejetas dispuestas en cualquiera de las caras de extremo axial del cubo 38 configuradas para acoplarse a las muescas u orejetas correspondientes en los espaciadores 16, 18, como se describe con mayor detalle en la Patente estadounidense No.

7,527,34. En su diámetro radialmente exterior, el cubo 38 define un polo de rotor interior de extensión axial 42. El cubo 38 define además un rebajo 44 que se extiende axialmente radialmente hacia adentro del polo 42 para un propósito descrito a continuación.

El disco 40 se extiende radialmente hacia afuera desde el cubo 38 y define una superficie de acoplamiento del embrague orientada hacia el inducido 26. El disco 40 está acoplado al cubo 38 a través, por ejemplo, de una relación de ajuste a presión que incluye una pluralidad de orejetas y muescas complementarias. Como es conocido en el arte, el disco 40 puede incluir una pluralidad de filas espaciadas radialmente de ranuras angularmente espaciadas en forma de plátano (no se muestran). Al energizar el electroimán 24, las ranuras hacen que el flujo magnético se desplace hacia adelante y hacia atrás entre el disco 40 y el inducido 26 a través de un entrehierro de aire que permite un acoplamiento de alto par entre el rotor 14 y el inducido 26. En su diámetro exterior, el disco 40 define un polo exterior del rotor 46 que se extiende axialmente. El polo 46 está alineado radialmente con el polo 42 y espaciado radialmente hacia afuera del polo 42.

El espaciador 16 se proporciona para apoyar el rodamiento 20 y el electroimán 24 en relación ensamblada con los otros componentes del dispositivo 10 y puede estar hecho de materiales convencionales, incluidos metales en polvo. El espaciador 16 está dispuesto sobre el eje 36 y generalmente tiene forma cilíndrica. Un diámetro interior del espaciador 16 está dimensionado para recibir el árbol 12. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el diámetro interior del espaciador 16 se dimensiona aún más para recibir una porción del protector 34 y para acoplar el protector 34 en un ajuste de interferencia de tal manera que el protector 34 se fija al espaciador 16. Un diámetro exterior del espaciador 16 varía para definir un soporte configurado para empalmar la pista interior del rodamiento 20 en un lado opuesto del rodamiento 20 con respecto al cubo de rotor 38 de modo que el rodamiento 20 se disponga entre los soportes opuestos definidos en el espaciador 16 y el cubo de rotor 38. El espaciador 16 está dispuesto radialmente hacia adentro del electroimán 24 y la superficie radialmente más externa del espaciador 16 está separada radialmente del electroimán 24 por un entrehierro de aire 48 que está alineado axialmente con el rodamiento 20. Refiriéndose a la Figura 16, el espaciador puede definir además una o más orejetas de proyección axial 50 o muescas en una cara axial del extremo del espaciador 16 configurado para ser recibido dentro o recibir, respectivamente, las muescas u orejetas correspondientes en una cara del extremo axial del cubo de rotor 38 para acoplar rotativamente el espaciador 16 y el cubo de rotor 38.

Refiriéndose nuevamente a la Figura 1, el espaciador 18 se proporciona para apoyar el rodamiento 22 y el miembro de transmisión de par 32 en relación ensamblada con los otros componentes del dispositivo 10 y puede estar hecho de materiales convencionales, incluyendo metales en polvo. El espaciador 18 puede tener una permeabilidad magnética menor que el rotor 14, el electroimán 24 y el inducido 26 y puede estar hecho, por ejemplo, de materiales no ferromagnéticos. El espaciador 18 está dispuesto sobre el eje 36 y generalmente tiene forma cilíndrica. El espaciador 18 está configurado para recibir un sujetador (no se muestra) que se extiende a través del espaciador 18 y dentro del árbol 12. Al igual que el espaciador 18, el sujetador puede tener una permeabilidad magnética menor que el rotor 14, el electroimán 24 y el inducido 26 y puede estar hecho de, por ejemplo, materiales no ferromagnéticos como ciertos aceros inoxidables. El espaciador 18 puede definir un cabezal 52 en un extremo axial que tiene una pluralidad de planos que permiten asegurar el espaciador 18 mientras se aplica par al sujetador. El espaciador 18 puede definir aún más un cuerpo 54 que se extiende axialmente desde el cabezal 52. El cuerpo 54 tiene una superficie exterior generalmente cilíndrica en la que el rodamiento 22 puede apoyarse entre los soportes opuestos definidos en el cubo de rotor 38 y el espaciador 18. El espaciador 18 puede definir además una o más orejetas o muescas de proyección axial en una cara de extremo axial del cuerpo 54 configurada para recibirse dentro o recibir, respectivamente, las muescas u orejetas correspondientes en una superficie axial del extremo del cubo de rotor 38 para acoplar rotativamente el espaciador 18 y el cubo de rotor 38.

El rodamiento 20 se proporciona para permitir la rotación del cubo de rotor 38 y el espaciador 16 en relación con el electroimán 24. El rodamiento 20 es convencional en el arte. Una pista interior del rodamiento 20 está apoyada en el espaciador 16 y el cubo de rotor 38 y junto a los soportes opuestos definidos en el espaciador 16 y el cubo de rotor 38. Una pista exterior del rodamiento 20 soporta el electroimán 24.

El rodamiento 22 se proporciona para permitir la rotación del miembro de transmisión de par 32 en relación con el árbol de entrada 12, el rotor 14 y el espaciador 18. El rodamiento 22 es convencional en el arte. Una pista interior del rodamiento 22 está apoyada en el espaciador 18 y el cubo de rotor 38 y junto a los soportes opuestos definidos en el espaciador 18 y el cubo de rotor 38. Una pista exterior del rodamiento 22 soporta el miembro de transmisión de par 32.

El electroimán 24 crea un circuito electromagnético entre el rotor 14, el electroimán 24 y el inducido 26 para causar el movimiento del inducido 26 en el acoplamiento con el rotor 14 y la transmisión del par entre el árbol 12 y el miembro de transmisión de par 32. El electroimán 24 está dispuesto en un lado del disco del rotor 40 e incluye una carcasa de campo o alojamiento 56 y un ensamble de conducción 58.

El alojamiento 56 se proporciona al ensamble de conducción de alojamiento 58. El alojamiento 56 también forma parte de un circuito electromagnético que provoca el acoplamiento selectivo del rotor 14 y el inducido 26. El alojamiento 56 puede estar hecho de metales convencionales y aleaciones metálicas, incluido el acero. El alojamiento 56 es cilíndrico y está dispuesto sobre el eje 36 y está apoyado sobre una pista exterior del rodamiento 20. El alojamiento 56 está fijo contra la rotación. El alojamiento 56 tiene generalmente forma de U en sección transversal e incluye los miembros anulares radialmente internos y radialmente externos 60, 62.

El miembro interior 60 se apoya en una pista exterior del rodamiento 20. El miembro 60 es generalmente en forma de L en sección transversal y define un polo interno de extensión axial 64. El polo 64 se extiende en el rebajo 44 del cubo 38 del rotor 14 y, por lo tanto, está dispuesto radialmente hacia adentro del polo interior del rotor 42. Como se describe más detalladamente en las patentes estadounidenses asignadas comúnmente No. 7,493,996, la ubicación relativa de los postes 42, 64 es ventajosa por varias razones. En primer lugar, la eficiencia magnética del circuito magnético que involucra el rotor 14, el inducido 26 y el alojamiento 56 se mejora al reducir el número de entrehierros de aire para al menos parte del flujo magnético en el circuito. En segundo lugar, el entrehierro anular en el que se dispone el ensamble de conducción 58 se amplía permitiendo una inserción y fijación más fáciles del ensamble 58 dentro del alojamiento 56.

El miembro externo 62 está acoplado y soportado en el miembro interno 60. El miembro exterior 62 define una pared de extremo 66, un polo exterior 68 que se extiende axialmente y una brida 70. La pared de extremo 66 se extiende radialmente hacia afuera desde el miembro 60. El poste 68 es integral con, y se extiende axialmente desde, la pared de extremo 66. El polo 68 está dispuesto radialmente hacia afuera del polo 46 del rotor 14. La brida 70 es integral con el polo 68 y se extiende radialmente hacia afuera en un extremo del polo 68 opuesto a la pared de extremo 66. La brida 70 se extiende a lo largo de al menos una parte de la circunferencia del polo 68.

El ensamble de conducción 58 se proporciona para crear un circuito magnético entre el rotor 14, el inducido 26 y el alojamiento 56 para causar el movimiento del inducido 26 en el acoplamiento con el rotor 14 y la transmisión del par entre el árbol 12 y el miembro de transmisión de par 32. El ensamble de conducción 58 es generalmente anular y se dispone sobre el eje 36 dentro del alojamiento 56. En particular, el ensamble 58 está dispuesto entre los polos interior y exterior 64, 68 del alojamiento 56. El ensamble 58 incluye un conductor 72 y una carcasa de conductor 74.

El conductor 72 puede comprender una bobina de cobre convencional, aunque se pueden utilizar otros conductores conocidos alternativamente. El conductor 72 puede conectarse eléctricamente a una fuente de alimentación (no se muestra), como una batería. Al energizar el conductor 72, se forma un circuito electromagnético entre el rotor 14, el inducido 26 y el alojamiento 56. El flujo magnético fluye desde el polo exterior 68 del alojamiento 56 a través de un entrehierro de aire hasta el polo exterior 46 del rotor 14. A continuación, el flujo viaja hacia adelante y hacia atrás entre el disco 40 y el inducido 26 a través del entrehierro de aire entre ellos. El flujo fluye entonces del disco 40 del rotor 14 al cubo 38 del rotor 14. Finalmente, el flujo fluye desde el cubo 38 de regreso a los miembros 60, 62 del alojamiento 56 a lo largo de varias rutas. En particular, una parte del flujo fluye directamente desde el polo interior del rotor 42 hasta el miembro exterior 62 del alojamiento 56. Otra porción del flujo fluye desde el cubo 38 a través del polo interno 64 del alojamiento 56 definido por el miembro interno 60 antes de fluir hacia el miembro externo 62. Otra porción del flujo fluye desde el cubo 38 al espaciador 16 radialmente hacia adentro del rodamiento 20 y luego hacia el miembro interno 60 y el miembro externo 62, permitiendo que una porción del flujo evite el área de alta densidad del polo interno del rotor 42 y el polo interno del alojamiento 64 y mejorar aún más la eficiencia magnética del circuito. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, una parte de este flujo que fluye desde el cubo 38 al espaciador 16 puede fluir desde el espaciador 16 al protector 34 y luego hacia los miembros 60 y/o 62 del alojamiento 56 en ciertas realizaciones con el fin de proporcionar una ruta adicional para la transferencia de flujo y, como se describe más detalladamente a continuación, protección contra contaminantes mejorada para el rodamiento 20.

La carcasa de conductor 74 se proporciona para alojar el conductor 72 y también se utiliza para montar el conductor 72 dentro del alojamiento 56. La carcasa 74 puede ser moldeada a partir de plásticos convencionales. La carcasa 74 puede incluir un conector terminal integral 76 a través del cual el conductor 72 puede conectarse eléctricamente a una fuente de alimentación. La carcasa 74 también puede definir una o más orejetas dimensionadas para ser recibidas dentro de los rebajos en la pared de extremo 66 del miembro 62 del alojamiento 56 para evitar la rotación del ensamble de conducción 58. La carcasa 74 puede incluir una brida que se extiende radialmente hacia el exterior dispuesta próxima al polo exterior 68 del alojamiento 56 y fijada al miembro 62 del alojamiento 56 en una pluralidad de puntos, tal como se describe en la patente estadounidense pendiente comúnmente asignada No. 7,975,818.

El inducido 26 se proporciona para transmitir el par entre el rotor 14 y el miembro de transmisión de par 32. El inducido 26 puede estar hecho de una variedad de metales convencionales y aleaciones de metal, incluido el acero. El inducido 26 es anular en la construcción y se dispone alrededor del eje 36, y puede estar centrado en él. El inducido 26 está dispuesto en un lado del disco del rotor 40 opuesto al electroimán 24 y define una superficie de acoplamiento del embrague orientada hacia el disco del rotor 40. El inducido 26 está espaciado axialmente desde el disco del rotor 40 por un entrehierro de aire. Al igual que el disco del rotor 40, el inducido 26 puede incluir una pluralidad de filas espaciadas radialmente de ranuras espaciadas angularmente (no se muestran) que facilitan el desplazamiento del flujo magnético hacia adelante y hacia atrás entre el rotor 14 y el inducido 26 al energizar el ensamble de conducción 58. El inducido 26 está acoplado al miembro de transmisión 32. En particular, el inducido 26 puede acoplarse al miembro de transmisión de par 32 mediante una pluralidad de muelles de hoja 28.

Los muelles 28 transmiten el par de accionamiento y frenado desde el inducido 26 al miembro de transmisión de par 32 y permiten el movimiento axial del inducido 26 en relación con el miembro 32 y hacia y lejos del disco del rotor 40. Los muelles 28 pueden estar hechos de acero inoxidable y están conectados en un extremo al inducido 26 y en un extremo opuesto al miembro 32 utilizando sujetadores convencionales como remaches, tornillos, pernos o pasadores.

La placa de freno 30 proporciona una superficie de frenado para la conexión del inducido 26 al miembro de transmisión de par de frenado 32. La placa de freno 30 puede estar hecha de materiales convencionales que tienen una permeabilidad magnética relativamente alta, incluidos metales convencionales y aleaciones metálicas como el acero. La placa de freno 30 se extiende por lo menos una parte de la circunferencia del dispositivo 10, y preferiblemente solo una parte de la circunferencia del dispositivo 10, y está acoplada al alojamiento 56. En particular, la placa de freno 30 está acoplada a la brida 70 del alojamiento 56 y suspendida de ella con uno o más sujetadores 78. Los sujetadores 78 pueden estar hechos de un material o materiales (incluidos los materiales no magnéticos) que tengan una permeabilidad magnética inferior a la del rotor 14, el inducido 26 y el alojamiento 56 para recudir o eliminar la transferencia de flujo entre la placa de freno 30 y el alojamiento 56 y, por lo tanto, facilitan la conexión del embrague cuando el ensamble de conducción 58 está energizado. La placa de freno 30 puede estar espaciada axialmente desde la brida 70 del alojamiento 56 utilizando uno o más espaciadores 80 o calces como los espaciadores y calces descritos en la patente estadounidense comúnmente asignada No. 8,123,02. Los espaciadores 80 permiten ajustar la posición de la placa de freno 30 para compensar el desgaste en las superficies de conexión del embrague del rotor 14 y del inducido 26, respectivamente, y en las superficies de conexión del freno del inducido 26 y de la placa de freno 30. Los espaciadores 80 pueden incluir orificios a través de los cuales se extienden los sujetadores 78. Los espaciadores 80 también pueden estar hechos de un material o materiales (incluidos los materiales no magnéticos) que tengan una permeabilidad magnética relativamente menor que la del rotor 14, el inducido 26 y el alojamiento 56 para reducir o eliminar la transferencia de flujo entre la placa de freno 30 y el alojamiento 56. Refiriéndose, por ejemplo, a la patente estadounidense comúnmente asignada No. 7,732,959, la placa 30 puede albergar uno o más imanes (no se muestra) y así formar parte de un circuito magnético con inducido 26 y los imanes para ayudar a los muelles 28 a dibujar el inducido 26 para que se una con la placa de freno 30 para proporcionar un par de frenado al miembro de transmisión de par 32.

El elemento de transmisión de par 32 transfiere par entre el árbol 12 y otro dispositivo, como una hoja de cortacésped. El miembro 32 está acoplado al inducido 26 a través de los muelles de lámina 28 y se apoya para la rotación en la pista exterior del rodamiento 22. El miembro 32 está dispuesto y puede estar centrado en el eje 36. El miembro 32 define una brida 82 que termina radialmente hacia afuera y define una pluralidad de orificios configurados para recibir sujetadores utilizados para acoplar el miembro 32 a un dispositivo de conducción o accionamiento.

El protector 34 se proporciona para impedir que contaminantes como fluidos o polvo dañen el rodamiento 20. En particular, el protector 34 inhibe el paso de contaminantes desde el ambiente externo a través del entrehierro de aire 48 hasta el rodamiento 20. El protector 34 puede estar hecho de una variedad de materiales. En ciertas realizaciones, el protector 34 está hecho de materiales que tienen una permeabilidad magnética relativamente alta, como materiales ferromagnéticos, tales que el protector 34 transfiere el flujo del espaciador 16 a los miembros 60, 62 del alojamiento 56 del electroimán 24. El protector 34 tiene forma anular y está dispuesto alrededor del eje 36, y puede estar centrado en él. Refiriéndose a la Figura 34, el protector 84 incluye una porción de extensión axial que define una superficie radialmente interna del protector 34. Refiriéndose a la Figura 1, la porción 84 está configurada para ser un árbol envolvente 12 y para ser recibido dentro del espaciador 16, y desechado radialmente hacia adentro, y para ser apoyado en una superficie radialmente interna del espaciador 16. El diámetro exterior de la porción 84 puede ser ligeramente mayor que el diámetro interior del espaciador 16, de modo que la superficie radialmente exterior de la porción 84 del protector 34 se una a la superficie radialmente interior del espaciador 16 en un ajuste de interferencia. Alternativamente, en algunas realizaciones, el diámetro exterior de la porción 84 puede ser ligeramente menor que el diámetro interior del espaciador 16, de modo que el protector 34 se conecte al espaciador 16 en un ajuste deslizante. El protector 34 incluye además una porción 86 de extensión radial que se extiende radialmente hacia afuera desde la porción 84 y está alineado axialmente con el entrehierro de aire 48. Refiriéndose nuevamente a la Figura 2A, la porción 86 incluye una sección 86^aque se extiende radialmente hacia afuera desde la porción 84, una sección de transición 86^bque se extiende en dirección axial y radial desde la sección 86^ay una sección 86c que se extiende radialmente hacia afuera desde la sección 86^b. Refiriéndose a la Figura 1, la sección de transición 86B puede estar alineada axialmente con el entrehierro de aire 48 y permite que el protector 34 se deforme bajo ciertas condiciones como se describe a continuación. El protector 34 incluye además una porción 88 que se extiende axialmente y define una superficie radialmente exterior del protector 34. La porción 88 se extiende axialmente desde la porción 86 (y, en particular, la sección 86c de la porción 86) hacia el miembro 62 del alojamiento 56 del electroimán 24. Como se señaló anteriormente, en algunas realizaciones el protector 34 puede estar hecho de materiales, tales como materiales ferromagnéticos, que permiten que el flujo magnético viaje desde el cubo 38 al electroimán 24 (a través del espaciador 16 y el protector 34) cuando el electroimán 24 está energizado. El flujo de flujo magnético puede dar lugar a una deformación adicional del protector 34 y a un sellado mejorado para el rodamiento 20. En particular, el protector 34 tiene un estado normal o sin tensión cuando el electroimán 24 no está energizado. En este estado, la porción 88 del protector 34 puede estar espaciada axialmente desde el miembro 62 del alojamiento 56 del electroimán 24. Cuando el electroimán 24 se energiza, el protector 34 asume un estado deformado o estresado. En este estado, el flujo magnético que viaja a través del protector 34 al alojamiento 56 del electroimán 24 crea una atracción magnética entre el protector 34 y el alojamiento 56 causando que la porción 88 del protector 34 entre en contacto con el miembro 62 del alojamiento 56 del electroimán 24. El contacto físico entre el protector 34 y el alojamiento 56 del electroimán 24 reduce aún más la probabilidad de que los contaminantes alcancen el entrehierro de aire 48 y el rodamiento 20.

Refiriéndose ahora a la Figura 3, se ilustra un dispositivo de acoplamiento rotacional 10' de acuerdo con otra realización de la presente invención. El dispositivo 10' es sustancialmente similar al dispositivo 10. Al igual que los componentes en los dispositivos 10 y 10' tienen los mismos números y una descripción de estos componentes se puede encontrar anteriormente. El dispositivo 10' difiere del dispositivo 10 en que el espaciador 16 y el protector 34 en el dispositivo 10 son reemplazados por el espaciador 16' y el protector 34' en el dispositivo 10'.

El espaciador 16' es similar al espaciador 16 descrito anteriormente. Refiriéndose a la Figura 4B, sin embargo, el espaciador 16' define una o más surcos 90 en la superficie radialmente interna del espaciador 16. Los surcos 90 pueden formarse en un extremo axial del espaciador 16'. En la realización ilustrada, el espaciador 16' incluye dos surcos arqueados 90 que son diametralmente opuestos uno al otro. Sin embargo, debe entenderse que el número y la orientación de los surcos 90 pueden variar.

El protector 34' es similar al protector 34 descrito arriba. El protector 34', sin embargo, no incluye una porción interna, axialmente extensible 84 como en el protector 34. Refiriéndose a la Figura 4A, el protector 34' define una o más pestañas 92. Las pestañas 92 se extienden en una dirección generalmente axial desde la porción 86 del protector 34'. En la realización ilustrada, el protector 34' incluye dos pestañas 92 que son diametralmente opuestas una a la otra. Sin embargo, debe entenderse que el número y la orientación de las pestañas 92 pueden variar. Cada pestaña 92 incluye una brida generalmente radialmente extensible hacia fuera 94 en el extremo de la pestaña 92 que está configurada para ser recibida dentro de un surco correspondiente 90 en el espaciador 16'. Durante el montaje del protector 34' al espaciador 16', las pestañas 92 inicialmente se desvían hacia adentro a un estado deformado o tensado como el protector 34 se mueve en una dirección axial dentro del espaciador 16' y las bridas 94 se conectan a la superficie radialmente interna del espaciador 16'. Una vez que las bridas 94 están alineadas con los surcos 90, las pestañas 92 vuelven a su estado normal o sin resecar y las bridas 94 encajan en los surcos 90 para fijar el protector 34' al espaciador 16'.

Un dispositivo de acoplamiento rotacional 10 o 10' de acuerdo con la presente invención es ventajoso en relación con los dispositivos de acoplamiento convencionales. El dispositivo de acoplamiento 10 o 10' incluye un protector 34 o 34' que impide que contaminantes como fluidos y partículas lleguen a un rodamiento 20 del dispositivo 10 o 10'. Debido a que el protector 34 o 34' es apoyado por el espaciador 16 o 16' del dispositivo 10 o 10', en ciertas realizaciones, el protector 34 o 34' se puede incluir con el dispositivo 10 o 10' como una unidad preensamblada, eliminando así la necesidad de mantener un inventario separado de protectores de rodamientos y eliminando el montaje del protector al rodamiento 20. Además, debido a que el protector 34 o 34' no está conectado a la pista del rodamiento, se reducen los posibles daños y/o la desalineación del rodamiento 20 durante el ensamble. En ciertas realizaciones, el protector 34 o 34' también está configurado para proporcionar una ruta de transferencia de flujo adicional para el circuito electromagnético en el dispositivo de acoplamiento 10 o 10' para mejorar la transferencia de flujo dentro del dispositivo 10 o 10. En ciertas realizaciones, el protector 34 o 34' también puede deformarse en presencia de flujo magnético para reducir el tamaño de una abertura que conduce al rodamiento 20 y mejorar el sellado del rodamiento 20.

Si bien la invención se ha mostrado y descrito con referencia a una o más realizaciones particulares de la misma, se entenderá por los expertos en el arte que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de acoplamiento rotacional (10 o 10'), que comprende:

un rotor (14) configurado para girar alrededor de un eje de rotación (36), el rotor (14) que incluye un cubo de rotor (38) dispuesto alrededor del eje de rotación (36) y configurado para recibir un eje (12) y un disco del rotor (40) extendiéndose radialmente hacia fuera desde el cubo de rotor (38);

un inducido (26) dispuesto en un primer lado axial del disco de rotor (40);

un electroimán (24) dispuesto en un segundo lado axial del disco del rotor (40) opuesto al inducido (26) y fijado contra la rotación;

un rodamiento (20) dispuesto entre el cubo de rotor (38) y el electroimán (24), el cubo de rotor (38) que se acopla a una pista interior del rodamiento (20) en un primer lado axial del rodamiento (20) y el electroimán (24) que conecta una pista exterior del rodamiento (20) en un segundo lado axial del rodamiento (20);

un separador (16 o 16') colocado radialmente hacia el interior del electroimán (24) y acoplado a la pista interior del rodamiento (20) en el segundo lado axial del rodamiento (20), un entrehierro de aire (48) que separa el separador (16 o 16') del electroimán (24); y,

caracterizado porque

un protector (34 o 34') sostenido por el espaciador (16 o 16') y que se extiende radialmente hacia fuera de él de tal manera que una porción (86) del protector (34 o 34') esté alineada axialmente con el entrehierro de aire (48).

2. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10 o 10') de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el flujo magnético viaja desde el cubo de rotor (38) al electroimán (24) a través del protector (34 o 34') cuando el electroimán (24) está energizado.

3. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10 o 10') de cualquiera de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, en donde el protector (34 o 34') asume un primer estado cuando el electroimán (24) no está energizado en el que el protector (34 o 34') está espaciado axialmente desde el electroimán (24) y el protector (34 o 34') deforma y asume un segundo estado cuando el electroimán (24) se energiza en el que el protector (34 o 34') entra en contacto con el electroimán (24).

4. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10 o 10') de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el protector (34 o 34') está apoyado en una superficie radialmente interna del espaciador (16 o 16').

5. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el protector (34) se acopla al espaciador (16) en un ajuste de interferencia.

6. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10') de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el protector (34') incluye una pestaña (92) configurada para ser recibida dentro de una ranura (90) en el espaciador (16').

7. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10') de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la ranura (90) se forma en una superficie radialmente interior del espaciador (16').

8. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10') de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la ranura (90) se forma en un extremo axial del separador (16').

9. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10 o 10') de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde el protector (16 o 16') incluye una porción que se extiende axialmente (84 o 92) dispuesta radialmente hacia adentro del espaciador (16 o 16') y una porción que se extiende radialmente (86) alineada axialmente con el entrehierro de aire (48).

10. El dispositivo de acoplamiento rotacional (10 o 10') de cualquiera de acuerdo con las reivindicaciones 1-9 en donde el protector (34 o 34') está hecho de un material ferromagnético.