ES2208604T3 - Transmision de tornillo, tuerca y cable fijado al tornillo. - Google Patents

Abstract

Transmisión, compuesta por un órgano longilíneo (4, 11, 12), un motor (15, 24), y un conjunto de tornillo (1) y tuerca (18), haciendo la tuerca deslizar al tornillo, cuya tuerca está arrastrada por el motor y el órgano está fijado al tornillo de manera que comanda el movimiento del órgano por medio del tornillo y mediante una conversión de movimiento entre una rotación de la tuerca y una traslación del tornillo, siendo una combinación del órgano y de un medio de sujeción del órgano al tornillo flexible en cuanto a posición angular con respecto al tornillo, caracterizada porque el tornillo está ahuecado mediante una cavidad (2) axial, y porque el medio de sujeción (3, 13) está alojado en la cavidad.

Description

Transmisión de tornillo, tuerca y cable fijado al tornillo.

El objeto de la invención es una transmisión que comprende un tornillo, una tuerca, y un órgano longilíneo tal como un cable fijado al tornillo, y en el que se comanda el movimiento por medio del tornillo, mediante una conversión de movimiento entre la rotación de una tuerca y la traslación del tornillo.

Existen diversas formas de arrastrar los cables de transmisión de movimiento, arrollados en bucle o no, pero en los que interesa casi siempre asegurar una desmultiplicación de la velocidad del motor para incrementar el esfuerzo transmitido por el cable. Un sistema que se ha encontrado comprende dos poleas de diámetros diferentes sobre las que se arrolla el cable, efectuando eventualmente varias vueltas alrededor de la polea de diámetro más pequeño para incrementar la adherencia. La polea pequeña es conductora y comunica una rotación más baja, pero de par más importante, a la polea grande. Un inconveniente de este sistema consiste en que es voluminoso, teniendo las dos poleas diámetros mínimos tan importantes, que los deslizamientos son difíciles de suprimir por completo, y que la porción del cable sobre la polea pequeña está sometida a una velocidad angular importante que aumenta su fatiga y corre por tanto el riesgo de un desgaste rápido.

Otro sistema comprende reducciones por engranaje, pero estos medios mecánicos comprenden juegos importantes que los hacen poco precisos, y su voluminosidad es también importante. En otras concepciones, los movimientos del cable están comandados a través de un aparejo de desmultiplicación del movimiento entre un cable de accionamiento y un cable arrastrado, pero los aparejos constituyen medios complicados y la fiabilidad del conjunto no está asegurada.

Una última familia de transmisiones de movimiento a un cable, a la que se refiere la invención, comprende sistemas de tornillo y tuerca de los que uno de los elementos está arrastrado por el motor y el otro está fijado al cable. Estos sistemas proporcionan una excelente reducción de velocidad y una buena resistencia nominal, pero se presenta un problema importante en el sentido de que los elementos deben estar guiados, y se necesita tener en cuenta posibles defectos de alineamiento entre el tornillo, la tuerca y el cable.

Este último fenómeno produce rozamientos importantes entre el tornillo y la tuerca, y momentos de flexión sobre el tornillo, que comprometen el rendimiento y la duración que deberían poderse alcanzar. Los mecanismos encargados de guiar el tornillo y la tuerca manteniéndolos alineados, y que deberían poder subsanar estos defectos, son demasiado voluminosos o incluso aumentan el rozamiento. Tanto es así que se ha propuesto (en la patente francesa 2782467) montar la tuerca en un armazón a través de una junta cardán que le permita seguir los movimientos de inclinación del tornillo, al que se sujeta el cable u otro órgano de conexión, pero la junta cardán debe rodear la tuerca de modo que sus ejes de rotación converjan hacia el centro de la tuerca, lo que determina un conjunto demasiado voluminoso para numerosas aplicaciones. Se prevé otra junta cardán, por otra parte, entre el tornillo y el órgano de conexión al que se ha fijado.

Se recurre así a un medio diferente para mejorar la alineación entre el órgano de transmisión tal como un cable, el tornillo al que se ha fijado este órgano, y la tuerca, o al menos para atenuar los efectos de los defectos de alineamiento.

Bajo su forma más general, la invención se refiere así a una transmisión compuesta por un órgano longilíneo, un motor, y un conjunto de tornillo y tuerca, haciendo la tuerca que deslice el tornillo, cuya tuerca está arrastrada por el motor y el órgano se ha fijado al tornillo de manera que comanda el movimiento del órgano a través del tornillo, mediante una conversión de movimiento entre una traslación de la tuerca y una rotación del tornillo, y donde un compuesto del órgano y de un medio de fijación del órgano de brazo es flexible en cuanto a posición angular con relación al tornillo; esta transmisión está caracterizada porque en el tornillo se ha excavado una cavidad axial y el medio de sujeción se encuentra alojado en la cavidad.

El medio de sujeción está, con preferencia, en una posición de medio recorrido de la tuerca sobre el tornillo. Como resultado de esta concepción se obtiene el hecho de que el momento de flexión ejercido sobre el tornillo entre la tuerca y el punto de sujeción del órgano de transmisión, es proporcional a un brazo de palanca corto: por lo tanto, es pequeño.

La cavidad y el órgano longilíneo pueden desembocar desde el tornillo por un extremo o por los dos, en particular si el órgano está arrollado en bucle. El órgano puede ser un cable completamente flexible, un vástago rígido o incluso un junquillo flexible. Los medios de sujeción podrán ser también algo diferentes. En el caso de una pieza flexible, un engarce en el tornillo será suficiente. Si no, hará falta concebir una articulación simple o doble, o una rótula, para permitir una variación del ángulo entre el vástago y el tornillo.

Si el órgano de transmisión no es rígido en cuanto a torsión, hace falta prever normalmente un medio de detención en cuanto a rotación de pivotamiento del tornillo con relación al armazón o a otro recinto fijo. Se puede tratar de un carrito rodante dirigido en la dirección del tornillo, o de manera más general, de una junta con doble grado de libertad transversal como una junta de Oldham, o cualquier otra junta que tenga la misma propiedad.

El medio de sujeción del órgano longilíneo puede estar retenido en el tornillo por medio de un casquillo encajado en la cavidad, contra el que hace tope el medio de fijación, y un capuchón ahuecado montado en el tornillo haciendo tope sobre el casquillo, y al que atraviesa el órgano longilíneo de transmisión.

La invención va a ser descrita ahora con mayor detalle mediante las figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10, las cuales representan todos los modos diferentes de la invención.

La figura 1 representa un tornillo sin fin 1 atravesado de parte a parte por una cavidad 2 axial, y en cuyo centro se encuentra un engarce 3 de un cable 4 de transmisión que atraviesa igualmente la cavidad 2 de parte a parte, y al que se ha fijado una pieza no representada, que ha de mover. El cable 4 puede formar un bucle sin fin, en especial en esta construcción, o un segmento. El engarce 3 se encuentra retenido, desde cada lado de la cavidad 2, por medio de un casquillo 5 en forma de cartucho que se extiende entre aquél y una de las aberturas de la cavidad 2, en la que se encuentra retenido por un capuchón 6 que comprende una porción de tuerca 7 engranada sobre los últimos filetes del tornillo 1, una abertura central 8 de paso del cable 4, y una pieza de tope 9 que mantiene al casquillo 5 en la cavidad 2.

La figura 2 muestra una construcción análoga, pero en la que la cavidad 10 es ciega y el engarce 3 apoya contra el fondo de esta cavidad. Éste es también un extremo de un cable 11 de longitud limitada que está engarzado. Se observa un único sistema de casquillo 5 y capuchón 6.

La invención puede ser puesta en práctica (figura 3) con un vástago rígido 12 que sustituye al cable flexible. El engarce 3 se sustituye también por una articulación, y en particular, por una articulación doble o por una rótula 13 en la que se encuentra retenido un extremo del vástago 12. Los otros aspectos de las construcciones de las figuras 1 y 2 siguen siendo posibles, y se observa por lo tanto un sistema de cartucho que sirve de casquillo, y un capuchón 6 que sirve de tope.

En la figura 4 se ha representado una transmisión completa. Un armazón 14 aloja un motor encajado 15 que arrastra un medio 16 que se alarga por fuera del motor 15 para formar un receptáculo 17 de alojamiento de una tuerca 18 que mueve un tornillo conforme a una cualquiera de las definiciones anteriores, como el tornillo 1 de la figura 1. Éste está encajado en la tuerca 18 y, según el movimiento que se le imponga, puede penetrar en el medio 16, que atraviesa en cualquier caso una ramificación del cable 4. El otro extremo del tornillo 1 porta un eje 19 de soporte de ruedecillas 20 que ruedan en las ranuras 21 ampliamente abiertas de un tubo 22 perteneciente al armazón 14. Este sistema de carrito rodante solidario del tornillo 1 se opone a la rotación del tornillo 1 y permite por tanto que se pueda hacer deslizar a la tuera 18 a lo largo de las ranuras 21 prácticamente paralelas con el tornillo 1, todo ello prestándose a pequeños movimientos de basculamiento transversal del tornillo 1 en el tubo 22 fijo en función de la tracción ejercida sobre el cable 4, gracias a las anchuras de pista y de apertura de las ranuras 21. Por último, el medio 16 se mantiene en el armazón 14 por medio de un par de apoyos 23.

La conexión mecánica entre el tornillo 1 y el órgano que lo guía, en este caso el tubo 22, debe ser sensiblemente equivalente a una junta de Oldham, que tiene la propiedad de absorber los movimientos en las dos direcciones transversales de las dos piezas que une. En la realización anterior, las ruedecillas 20 pueden desplazarse lateralmente sin que las pistas se separen de las ranuras 21, y en la otra dirección levantándose de las pistas. No es necesario que las ruedecillas 20 estén estrechamente guiadas en las ranuras 21, puesto que las mismas sirven, sobre todo, para oponerse a la rotación del tornillo 1.

Si las ruedecillas 20 se encuentran por lo tanto dispuestas en las ranuras 21, abiertas de manera demasiado estrecha para permitir movimientos suficientes del tornillo 1, se puede restaurar la flexibilidad necesaria si las ruedecillas 20 están montadas en un marco 30 dotado de una corredera central 31, orientada en la dirección de apertura de las ranuras 21, en la que desliza una contera 32 del tornillo 1 (figura 7), o si un soporte de lamas 33, flexible en la misma dirección, une la contera 32 con un carrito 34 portador de las ruedecillas 20 (figura 8). Un fuelle podría sustituir al resorte de lamas 33; el conjunto sería entonces flexible en la dirección de la anchura de las ranuras 21, lo que permitiría sustituir éstas y utilizar un guiado riguroso, que adopte el aspecto de correderas 35 paralelas al tornillo 1, y por las que deslizarían casquillos 36 unidos a un carrito 37, el cual estará también unido a una contera 38 del tornillo 1, ya sea por medio de un fuelle 39 (figura 9), o ya sea por medio de una junta de Oldham 40 (figura 10).

Se aprecia que el engarce 3, situado sensiblemente a media longitud del tornillo 1 y por tanto sensiblemente a medio recorrido, se mantiene a poca distancia de la tuerca 18 incluso cuando el tornillo 1 está en su posición extrema; si se le impone una flexión vertical por medio del cable 4, el esfuerzo que se ejerce entre aquél y la tuerca 18, se mantiene en un valor moderado, lo que reduce sustancialmente los riesgos de atascamiento y de flexión del tornillo 1, y los rozamientos que se ejercerían entre éste y la tuerca 18 incluso sin dañado definitivo. Los ensayos realizados en laboratorio han demostrado todo esto, y en particular que los rozamientos medidos se mantienen próximos a valores teóricos del sistema de tornillo y tuerca. Un efecto de la invención consiste, por lo tanto, en extender su eficacia a este sistema.

La figura 5 muestra una concepción análoga, en la que el motor encajado 15 ha sido sustituido por un motor 24 exterior al armazón 14, y que arrastra un extremo del medio 16 a través de una transmisión 25 por correa extendida entre las poleas o de otro modo.

La figura 6 muestra un órgano de transmisión compuesto que comprende, en el interior del tornillo 1, una porción simple 26 de cable único, la cual está unida a una porción complementaria 27 del órgano que está ahí dividido, y compuesto por una pluralidad de ramales de cable 28 unidos a la porción simple 26 por medio de un balancín 29. Esta disposición puede encontrarse en los dos lados del tornillo 1 en este caso. El órgano puede formar o no, como en lo que antecede, un bucle.

Resulta evidente que la invención puede ser llevada a la práctica de otras formas. Tanto es así que el órgano de parada en cuanto a rotación resulta inútil cuando el órgano de transmisión es rígido en cuanto a torsión, incapaz de pivotar, y está unido al tornillo por medio de una conexión rígida en cuanto a torsión: en estas construcciones, la detención de la rotación del tornillo 18 se produce por medio de los elementos esenciales del mecanismo en sí mismos; en el caso de la figura 3, la barra 12 es rígida en cuanto a torsión y retiene al tornillo si se ha sujetado a un cuerpo que no gire, y si una articulación doble sustituye a la rótula 13.

Se pueden proponer numerosas aplicaciones para la invención. El órgano de transmisión puede arrastrar un cuerpo en rotación, en traslación, es decir en pivotamiento, o según otros movimientos. Se prevé ya utilizar la invención para regular el giro de ruedas directrices, o para que sirva de suspensión activa a una rueda suspendida en una palanca que la invención haría girar, como complemento a un medio de amortiguación clásica.

Cuando el órgano de transmisión es flexible y debe estar extendido, esto puede llevarse a cabo mediante un resorte, un contrapeso o una disposición en bucle del órgano.

Claims (15)

1. Transmisión, compuesta por un órgano longilíneo (4, 11, 12), un motor (15, 24), y un conjunto de tornillo (1) y tuerca (18), haciendo la tuerca deslizar al tornillo, cuya tuerca está arrastrada por el motor y el órgano está fijado al tornillo de manera que comanda el movimiento del órgano por medio del tornillo y mediantee una conversión de movimiento entre una rotación de la tuerca y una traslación del tornillo, siendo una combinación del órgano y de un medio de sujeción del órgano al tornillo flexible en cuanto a posición angular con respecto al tornillo, caracterizada porque el tornillo está ahuecado mediante una cavidad (2) axial, y porque el medio de sujeción (3, 13) está alojado en la cavidad.

2. Transmisión según la reivindicación 1, caracterizada porque el medio de sujeción (3, 13) está en una posición de semi-carrera de la tuerca sobre el tornillo.

3. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la cavidad y el órgano atraviesan completamente al tornillo.

4. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el órgano consiste en un cable flexible (4), y el medio de sujeción (3) consiste en un engarce.

5. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el órgano es un vástago rígido (12) y el medio de sujeción comprende una doble articulación.

6. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el órgano es rígido en cuanto a torsión, y el tornillo está libre en cuanto a rotación.

7. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el tornillo está provisto de un medio de parada de rotación (19, 20) con relación a un armazón (14, 22).

8. Transmisión según la reivindicación 7, caracterizada porque el órgano de parada de rotación comprende un carrito rodante dirigido en la dirección del tornillo.

9. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizada porque el órgano de parada de rotación comprende una junta de doble libertad de basculamiento transversal del tornillo entre el tornillo y el armazón.

10. Transmisión según la reivindicación 8, caracterizada porque la junta comprende ranuras amplias y ampliamente abiertas (21), por las que pueden desplazarse ruedecillas (20) del carrito transversalmente al tornillo en dos direcciones, estando el carrito (19) unido al tornillo.

11. Transmisión según la reivindicación 8, caracterizada porque la junta comprende ranuras amplias en las que pueden desplazarse las ruedecillas (20) del carrito transversalmente al tornillo en una dirección, estando el carrito unido al tornillo con un medio (31, 33) que asegura una flexibilidad en la dirección de apertura de las ranuras.

12. Transmisión según la reivindicación 11, caracterizada porque el medio es un resorte de lamas (35).

13. Transmisión según la reivindicación 7, caracterizada porque el medio de parada de rotación comprende correderas (35) en las que desliza un carrito (37) unido al tornillo por medio de una junta (39, 40) flexible en dos direcciones transversales al tornillo (1).

14. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque comprende un casquillo (5) encajado en la cavidad (2), contra el que apoya el medio de sujeción (3, 13) tope, y un capuchón (16) hueco, montado en el tornillo (1) haciendo tope contra el casquillo, y al que atraviesa el órgano longilíneo.

15. Transmisión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el órgano longilíneo comprende una porción unitaria (26) en el tornillo (1) y una porción dividida (27) por fuera del tornillo, que se une a la porción unitaria por medio de un balancín (29).