ES2198060T3 - Diferencial de transmision por correa. - Google Patents
Diferencial de transmision por correa.Info
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Abstract
DIFERENCIAL DE TRANSMISION POR CORREA (16) CON UN EJE DE SALIDA (12), DOS RUEDAS DENTADAS PLANETARIAS (16, 18) MONTADAS DE FORMA ROTATIVA SOBRE UN SOPORTE (14) PARA EFECTUAR UN GIRO ORBITAL SEGUN UNA TRAYECTORIA CIRCULAR ALREDEDOR DE UN EJE DE SOPORTE COAXIAL CON RELACION AL EJE DE SALIDA (12), UNA PRIMERA RUEDA DENTADA DE SALIDA (60) FIJADA AL EJE DE SALIDA (12), OTRA RUEDA DENTADA DE SALIDA (62) QUE ES COAXIAL CON RESPECTO AL EJE DE SALIDA (12), Y UNA CORREA DE TRANSMISION DENTADA (24) QUE UNE ENTRE SI LAS RUEDAS DENTADAS.
Description
Diferencial de transmisión por correa.
La invención se relaciona con transmisiones por
engranajes planetarios y con componentes de las mismas pero, más
particularmente, la invención se relaciona con un diferencial de
transmisión por correa en donde un piñón satélite se acopla con una
correa flexible.
En un diferencial de transmisión por correa,
piñones satélites en forma de poleas están montados rotativamente
en un soporte y asumen movimiento orbital en una trayectoria
circular alrededor de un eje del soporte. Poleas de salida
dispuestas de un modo sustancialmente coaxial con el eje del soporte
transmiten potencia al conjunto de árboles de transmisión.
En un diferencial de transmisión por correa, dos
o más poleas satélites están montadas rotativamente en un soporte y
asumen movimiento orbital según una trayectoria circular con el
soporte alrededor de un eje de este último. Dos poleas de salida
están dispuestas coaxialmente con el eje del soporte y una correa
dispuesta en un recorrido sinuoso es arrastrada alrededor de, y
acoplándose con, las poleas satélites y las poleas de salida que se
encuentran en planos diferentes. Dicha transmisión con poleas en
varios planos se conoce normalmente como una transmisión por poleas
locas de desviación.
En el diferencial por correa descrito en la
Patente US No. 3.543.608 de Meihak, se utilizan poleas satélites en
V coaxiales en combinación con una correa trapezoidal y unas poleas
en V de salida están dispuestas de forma fija, individualmente en y
cerca de los extremos de árboles separados que son coaxiales con el
eje del soporte. Los extremos de los dos árboles están articulados
normalmente al soporte y requieren una articulación adicional con
capacidad de empuje para evitar la separación axial de los extremos
de los árboles normalmente articulados y de las poleas en V de
salida fijas. La posición de las poleas satélites en V requiere
ajustes periódicos para ``tensar la correa'' por medio de fiadores
roscados, para ajustar la tensión de la correa y para compensar el
desgaste de la misma. En resumen, la transmisión por correa
trapezoidal presenta una capacidad de potencia limitada, requiere
ajustes intermitentes de la tensión de la correa lo cual tiene el
efecto de cambiar la longitud de la transmisión por correa para
reducir al mínimo el patinado de la correa trapezoidal; y se
requieren dos árboles, cada uno de ellos fijado a cada una de las
dos poleas de salida.
En el diferencial por correa descrito en la
Patente US No. 5.445.572 de Parker, se utilizan poleas satélites
tronco-cónicas y cilíndricas, no coaxiales, en
combinación con una correa síncrona dentada, y unas ruedas dentadas
de salida están fijadas de forma individual cerca de los extremos
de árboles de engranajes tubulares separados que son coaxiales con
el eje del soporte y están articulados sobre un tercer árbol
coaxial o árbol central. Los dos árboles tubulares requieren una
articulación adicional con capacidad de empuje para evitar la
separación de los extremos de los árboles tubulares con ruedas
dentadas de salida fijas. La posición de las poleas satélites
tronco-cónicas y cilíndricas requiere el ajuste de
la tensión de la correa a la longitud de la transmisión por correa
al objeto de tensar la correa e impedir el trinqueteo de la misma
sobre las ruedas dentadas de salida. Se requiere también un segundo
conjunto de poleas de guía tronco-cónicas,
yuxtapuestas con respecto a la correa y a las poleas satélites
opuestas, para facilitar la guía de la correa e impedir el
trinqueteo de la misma. En resumen, la transmisión por correa
síncrona requiere el ajuste de la longitud de la transmisión por
correa para reducir al mínimo el trinqueteo de la misma sobre las
ruedas dentadas de salida; se requieren rodillos
tronco-cónicos para impedir el movimiento de la
correa que puede ser causante del trinqueteo de la misma; y se
requieren tres árboles, cada uno de ellos dispuesto de forma fija
sobre cada uno de los árboles de engranajes tubulares, y un árbol
central.
Con dichas transmisiones por correa surgen varios
problemas importantes. Uno de ellos es que no existe una longitud de
transmisión por correa fija o constante. La posición de las poleas
satélites ha de ser reajustada para tensar la correa y conseguir, o
cambiar a, una longitud de transmisión por correa en donde se evite
el patinado de la correa trapezoidal o el trinqueteo de la correa
síncrona.
Otro problema que surge con los diferenciales de
transmisión por correa del estado de la técnica está asociado con
el uso de múltiples árboles de salida. Las poleas o ruedas dentadas
de salida están conectadas cada una de ellas a árboles separados.
Se requiere una articulación especial con capacidad de empuje para
mantener las ruedas dentadas y las poleas de salida en una posición
que no impacte con la longitud de la transmisión por correa. El uso
de un tercer árbol, o árbol central, da lugar a un problema de
lubricación y a vibrocorrosión interfacial localizada con los
árboles tubulares articulados.
Un problema particular que surge con el
diferencial de transmisión por correa de la Patente US Nº
5.445.572 de Parker es que dicho diferencial utiliza poleas
satélites como poleas tensores que se acoplan con las puntas de los
dientes de la correa para ajustar al longitud de la transmisión por
correa y definir una superficie curvada alrededor de la cual ha de
curvarse necesariamente la correa. Las poleas presionan contra las
puntas de los dientes de la correa permitiendo que el elemento
tensor de la correa (es decir, el cordón) se curve en radios de
curvatura muy pequeños en zonas entre dientes de la correa, lo cual
causa el plegado del elemento tensor de la correa, cuyo efecto es
perjudicial para la vida de la correa. Cuanto más pequeño sea el
radio de la polea, más corta será la vida de servicio de la misma.
El uso de poleas tronco-cónicas es particularmente
perjudicial para un elemento tensor de cordón debido a que la
correa debe curvarse en varios radios de un lado a otro de su ancho
a medida que efectúa presión contra la polea
tronco-cónica.
La longitud de una transmisión por correa está
asociada con la longitud del elemento tensor de la correa debido a
que el curvado de la correa tiene lugar en el elemento tensor. En
consecuencia, el curvado de una correa síncrona y su longitud de
transmisión por correa no se pueden controlar de forma precisa
mediante el uso de poleas satélites de pequeño diámetro que efectúan
presión contra las puntas de los dientes de la correa.
De acuerdo con la invención, se proporciona un
diferencial de transmisión por correa que resulta particularmente
útil en aplicaciones de poca potencia tales como coches de golf,
pequeños tractores y cortadoras de césped en donde es conveniente o
necesario que al menos dos ruedas motrices funcionen a velocidades
de rotación diferentes.
De acuerdo con la presente invención, el
diferencial de transmisión por correa es del tipo que tiene al
menos dos ruedas dentadas satélites montadas rotativamente en un
soporte para asumir movimiento orbital en una trayectoria circular
con el soporte alrededor de un eje del soporte, al menos dos ruedas
dentadas de salida montadas en un árbol de salida dispuesto
coaxialmente con el eje del soporte y una correa dentada síncrona
de transmisión arrastrada alrededor de las ruedas dentadas, en
donde las dos ruedas dentadas satélites están separadas entre sí y
tienen ejes de movimiento planetario que están separados del eje
del soporte; en donde una de las ruedas dentadas de salida está
articulada al árbol de salida y la otra rueda dentada de salida está
unida al árbol de salida; y en donde las ruedas dentadas satélites,
en combinación con las ruedas dentadas de salida definen una
transmisión de poleas locas de desviación que tiene una longitud
fija de transmisión por correa; y en donde la correa es
sustancialmente tangente a cada una de las ruedas dentadas de un
lado a otro de su ancho.
En una disposición preferida, como la
reivindicada en la reivindicación 9 adjunta, una primera rueda
dentada de transmisión está unida al árbol de salida y una segunda
rueda dentada de transmisión está articulada al árbol de salida y
unida a la segunda rueda dentada de salida para girar con la misma,
y la correa dentada es arrastrada alrededor de las ruedas dentadas
satélites y de las ruedas dentadas de salida para completar la
transmisión. La ventaja de esta disposición es que se utiliza un
solo árbol de salida, lo cual presenta la ventaja de facilitar el
mantenimiento de una longitud fija de la transmisión por correa y,
además, el árbol ayuda a conseguir una alineación excelente para la
correa de la transmisión por poleas locas de desviación.
Estas y otras ventajas de la invención serán
evidentes después de revisar los dibujos adjuntos y la descripción
de los mismos, en donde:
La figura 1 es un vista isométrica del
diferencial de transmisión por correa de la invención, incluyendo
además esquemas de partes de transmisiones por correa
opcionales.
La figura 2 es una vista en sección transversal
tomada por la línea 2-2 de la figura 1.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el
diferencial de transmisión por correa 10 de la invención tiene un
árbol de salida 12, un soporte 14, dos ruedas dentadas satélites
16, 18, dos ruedas dentadas de salida 20, 22 y una correa dentada 24
arrastrada alrededor de las ruedas dentadas.
Las ruedas dentadas satélites, las cuales pueden
incluir pestañas 26, 28, para facilitar la conducción de la correa,
están montadas rotativamente en el soporte sobre al menos un árbol
30 que tiene un eje de movimiento planetario 32. De manera
opcional, pero preferentemente, las ruedas dentadas satélites 16, 18
son coaxiales entre sí a lo largo del eje de movimiento planetario.
Con dicha disposición coaxial, la correa es sustancialmente
tangente a todas las ruedas dentadas de un lado a otro de su ancho.
Sin embargo, las ruedas dentadas satélites se pueden disponer con
sus ejes en un ángulo entre sí siempre que la correa sea
sustancialmente tangente a las ruedas dentadas de un lado otro de su
ancho.
El soporte 14 y el árbol de salida 12 tienen
prácticamente el mismo eje concéntrico 34. El soporte 14 está
articulado al árbol de salida tal como por medio de un casquillo de
plástico 36. De este modo, el soporte queda libre para girar
alrededor del árbol para orbitar las ruedas dentadas satélites en
una trayectoria circular alrededor del eje 34 del soporte.
El soporte 14 es girado alrededor de su eje 34
por medio de una polea de entrada tal como una rueda dentada de
entrada 38 unida al soporte tal como por medio de fiadores roscados
40. La rueda dentada de entrada está articulada al árbol de salida
tal como por medio de un casquillo de plástico 42. De este modo, el
soporte y la rueda dentada de entrada unida al mismo pueden girar
libremente de manera conjunta alrededor del árbol de salida.
Una de las ruedas dentadas de salida 20 está
unida al árbol de salida 12 tal como por medio de una chaveta 43,
de modo que la rueda dentada de salida gira con el árbol de salida.
La rueda dentada de salida 20 está situada de forma yuxtapuesta a
un lateral 44, orientado de forma axial, del soporte. La otra o
segunda rueda dentada de salida 22 está situada de forma yuxtapuesta
al lateral 46, orientado de forma opuesta, del soporte, y está
articulada al árbol de salida 12 tal como por medio de un casquillo
de plástico 48. Por tanto, la rueda dentada de salida 22 puede girar
libremente alrededor del árbol de salida 12.
El eje de movimiento planetario 32 está separado
del eje del soporte y es sustancialmente perpendicular al eje del
soporte en un plano radial 50. De manera opcional, pero
preferentemente, el soporte incluye un mecanismo de ajuste 52 para
mover radialmente el eje de movimiento planetario 32 en el plano
radial con el fin de establecer una longitud de transmisión fija
para la correa cuando ésta está tensada de forma adecuada.
El mecanismo de ajuste 52 incluye un carro móvil
54 al cual está unido al menos uno de los árboles 30. El carro es
ajustado mediante la rotación del fiador roscado 56 el cual
traslada el eje de movimiento planetario radialmente hacia el
interior o radialmente hacia el exterior con el carro. El carro
queda inmovilizado en su posición ajustada por medio de un fiador
roscado 58.
Una correa síncrona o dentada nueva necesita ser
tensada previamente para compensar la disminución de tensión que se
presenta cuando la correa funciona por primera vez bajo una carga.
El mecanismo de ajuste 52 facilita el tensado de la correa y el
establecimiento de una longitud fija de la transmisión por correa,
la cual requiere poco o ningún ajuste adicional durante la vida de
servicio de la correa.
Una primera rueda dentada de transmisión 60 está
unida al árbol de salida para girar con el mismo. Una segunda rueda
dentada de transmisión 62 está articulada al árbol de salida tal
como por medio de un casquillo de plástico 64 y está unida a un
lateral de la rueda dentada de salida 22 tal como por medio de
fiadores roscados 66. La segunda rueda dentada de transmisión 62,
junto con la rueda dentada de salida 22, queda libre para moverse
axialmente a lo largo del árbol de salida en una cantidad
predeterminada entre un tope 68 que actúa como un collarín o
arandela situado sobre el árbol de salida y un tope provisto de
pestaña tal como un fiador roscado 70. La libertad de movimiento
facilita una alineación automática de la correa y de la rueda
dentada en situación de carga. La masa del soporte puede aumentarse
71 de forma radialmente opuesta a las ruedas dentadas satélites 16,
18, para proporcionar un contrapeso dinámico a las ruedas dentadas
satélites radialmente descentradas para inhibir la vibración.
En la práctica, el diferencial de transmisión por
correa puede ser accionado a través de la rueda dentada de entrada
por medio de un correa síncrona 72 que se acopla con, y es
arrastrada alrededor de, una rueda dentada de transmisión accionada
74 y la rueda dentada de entrada 38. Para accionar la rueda dentada
de transmisión 74 se puede emplear cualquier medio (no mostrado)
tal como un motor eléctrico o un motor de combustión interna. El
soporte 14 está unido a la rueda dentada de entrada 38 y gira con
la misma en el mismo número de revoluciones que la rueda dentada de
entrada 38. Las ruedas dentadas satélites 16, 18 tiran de la correa
24 para girar las ruedas dentadas de salida 20, 22 en la misma
dirección de rotación que el soporte. Las ruedas dentadas de salida
20, 22 giran en el mismo número de revoluciones que el soporte
siempre que no se requiera una diferencia de velocidad entre la
primera rueda de entrada de transmisión 60 y la segunda rueda
dentada de transmisión 62. La primera rueda dentada de transmisión
60 se puede emplear para transmitir potencia a una rueda dentada de
transmisión final 76 por medio de una correa síncrona o dentada 78
de transmisión de potencia. Similarmente, la segunda rueda dentada
de transmisión 62 se puede emplear para transmitir potencia a una
segunda rueda dentada de transmisión final 80 por medio de una
correa síncrona arrastrada 82.
La transmisión por poleas locas de desviación se
activa cuando sea necesario y ello permite que la primera rueda
dentada de transmisión y la segunda rueda dentada de transmisión
funcionen a diferentes velocidades de rotación. Para explicar esto,
supongamos que la rueda dentada de entrada 38 se mantiene
estacionaria y el árbol de salida 12 gira en una revolución a
derechas. La rueda dentada de salida 20, al estar unida al árbol de
salida, gira también una revolución en dirección a derechas. La
rotación de la rueda dentada de salida 20 hace circular a la correa
dentada 24 y a la otra rueda dentada de salida 22 en la dirección
opuesta en una revolución o bien a izquierdas, dado que la rueda
dentada está articulada al árbol de salida. De forma simultánea, la
segunda rueda dentada de transmisión 62 gira en una revolución en
dirección a izquierdas debido a que está unida directamente a la
rueda dentada de salida 22.
A modo de ejemplo, se construyó un diferencial de
transmisión por correa con otras transmisiones por correa como se
ilustra en la figura 1 y se comprobó que su funcionamiento fue
satisfactorio. La configuración fue como sigue:
| rueda dentada de transmisión de potencia 74 | 25 | dientes, 14 mm de paso |
| correa 72 | 124 | dientes, 14 mm de paso |
| rueda dentada de entrada | 80 | dientes, 14 mm de paso |
| ruedas dentadas satélites 16, 18 | 32 | dientes, 5 mm de paso |
| ruedas dentadas de salida 20, 22 | 61 | dientes, 5 mm de paso |
| correa 24 | 148 | dientes, 5 mm de paso |
| ruedas dentadas de transmisión 60, 62 | 25 | dientes, 14 mm de paso |
| correas 78, 72 | 148 | dientes, 14 mm de paso |
| ruedas dentadas de transmisión final 76, 80 | 80 | dientes, 14 mm de paso |
| potencia a la rueda dentada 74 | 2 hp, 0 a 4200 rpm |
Claims (11)
1. Un diferencial (10) de transmisión por correa
del tipo que comprende al menos dos ruedas dentadas satélites
(16,18) montadas rotativamente en un soporte (14) para asumir
movimiento orbital en una trayectoria circular con el soporte (14)
alrededor de un eje (34) del soporte, al menos dos ruedas dentadas
de salida (20,22) montadas en un árbol de salida (12) y dispuestas
coaxialmente con el eje (34) del soporte y una correa de
transmisión síncrona dentada (24) arrastrada alrededor de las
ruedas dentadas (16,18,20,22), en donde las dos ruedas dentadas
satélites (16,18) están separadas entre sí y tienen ejes (32) de
movimiento planetario que están separados del eje (34) del soporte;
en donde una de las ruedas dentadas de salida (22) está articulada
al árbol de salida (12) y la otra rueda dentada de salida (20) está
unida al árbol de salida (12) y puede girar con este último; en
donde las ruedas dentadas satélites (16,18) en combinación con las
ruedas dentadas de salida (20,22), definen una transmisión por
poleas locas de desviación que tiene una longitud fija de
transmisión por correa; y en donde la correa es sustancialmente
tangente a cada una de las ruedas dentadas (16,18,20,22) de un lado
a otro de su ancho.
2. Un diferencial de transmisión por correa según
la reivindicación 1, en donde la correa (24) tiene dientes de correa
con un paso de al menos 5 mm y las ruedas dentadas de salida
(20,22) tienen cada una de ellas al menos 61 dientes y las ruedas
dentadas satélites (16,18) tienen cada una de ellas al menos 32
dientes.
3. Un diferencial de transmisión por correa según
la reivindicación 1 ó 2, en donde el soporte (14) está unido a un
lateral de una rueda dentada de entrada (38) que está articulada
con el árbol de salida (12).
4. Un diferencial de transmisión por correa según
la reivindicación 1, 2 ó 3 y que comprende además una primera rueda
dentada de transmisión (60) unida al árbol de salida (12) y que
puede girar con este último, y una segunda rueda dentada de
transmisión (62) articulada al árbol de salida (12) y que está unida
a la rueda dentada de salida (22) pudiendo girar con esta última,
cuya rueda dentada de salida (22) está articulada con el árbol de
salida (12).
5. Un diferencial de transmisión por correa según
la reivindicación 4, en donde la rueda dentada de salida (22)
articulada al árbol de salida (12) puede flotar axialmente de forma
libre sobre el árbol de salida en una distancia predeterminada.
6. Una rueda dentada para una transmisión por
correa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde las
ruedas dentadas satélites (16,18) están articuladas y pueden flotar
axialmente de forma libre en una distancia predeterminada con
respecto al eje (32) de las ruedas dentadas satélites.
7. Una transmisión por correa según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 6, en donde el soporte (14) está articulado
al árbol de salida (12) entre las ruedas dentadas de salida
(20,22).
8. Una transmisión por correa según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, en donde los ejes (32) de las ruedas
dentadas satélites son coaxiales y se extienden de un modo
sustancialmente perpendicular con respecto al eje (34) del
soporte.
9. Un diferencial (10) de transmisión por correa
que comprende:
un árbol de salida (12);
un soporte (14) articulado al árbol de salida
(12);
una primera rueda dentada de rueda dentada de
salida (20) unida al árbol de salida (12) y que puede girar con este
último, yuxtapuesta en un lado orientado axialmente (44) del soporte
(14);
una segunda rueda dentada de salida (22)
articulada al árbol de salida (12) y yuxtapuesta en un lado opuesto
orientado axialmente (46) del soporte (14);
un primera y una segunda ruedas dentadas
satélites (16,18) separadas entre sí y coaxiales con respecto a un
eje de movimiento planetario (32) y articuladas a por lo menos un
árbol (30) unido al soporte (14) y en donde el eje de movimiento
planetario (32) está separado del árbol de salida (12) y es
sustancialmente perpendicular a este último;
una correa dentada (24) arrastrada alrededor de
la primera y segunda ruedas dentadas de salida (20,22) y alrededor
de la primera y segunda ruedas dentadas satélites (16,18);
una primera rueda dentada de transmisión (60)
unida al árbol de salida (12) y que puede girar con este último;
y
una segunda rueda dentada de transmisión (62)
articulada al árbol de salida (12) y unida a la segunda rueda
dentada de salida (22) y que puede girar con esta última.
10. Un diferencial de transmisión por correa
según la reivindicación 9, en donde el soporte (14) está unido a un
lado de una rueda dentada de entrada (38) articulada al árbol de
salida (12).
11. Un diferencial de transmisión por correa
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el soporte
(14) tiene una masa incrementada (71) situada en una dirección
radialmente opuesta a las ruedas dentadas satélites (16,18) y
define un contrapeso para las ruedas dentadas satélites
(16,18).
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US902406 | 1997-07-29 | ||
| US08/902,406 US5984819A (en) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Belt drive differential |
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