ES2254250T3 - Polea de transmision variable continua. - Google Patents
Polea de transmision variable continua.Info
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Abstract
Una polea continuamente variable para correas multi-estriadas, que comprende: un par de roldanas coaxiales (31, 32; 33, 34) que tienen un eje de rotación montado para el movimiento giratorio y movibles entre sí, y en donde cada una tiene una pluralidad de ranuras cóncavas (29, 30), que se extienden hacia fuera desde un punto de una distancia predeterminada desde un eje de la polea, en el que las ranuras cóncavas (29, 30) están orientadas en pares cooperativos entre cada roldana de la polea; en la que las roldanas de la polea describen un ángulo interior inferior a 70o; una pluralidad de bloques de la correa (26) que tienen superficies convexas inclinadas opuestas (27, 28), teniendo una superficie que describe un perfil multi- estriado dispuesto entre las superficies inclinadas opuestas; en la que las superficies convexas inclinadas opuestas tienen un revestimiento de baja fricción que comprende un lubrificante interno; en la que los bloques de la correa están dispuestos entre cada roldana de la polea y las superficies inclinadas opuestas mencionadas están acopladas en forma deslizante con un par respectivo de ranuras, por lo que el diámetro efectivo se ajusta mediante un movimiento de al menos una roldana de la polea, y provocando un movimiento correspondiente de los bloques de la correa; al menos un miembro elástico sin fin (24, 25) que acopla cooperativamente los bloques de la correa, por lo que una posición de los bloques de la correa describirá una forma substancialmente circular alrededor de un eje de la polea.
Description
Polea de transmisión variable continua.
La invención está relacionada con las poleas de
tipo CVT, y más en particular con las poleas de diámetro variable
continuo, en las que el diámetro efectivo de la polea es ajustable
en forma continua e infinita entre una posición máxima y otra
mínima.
Unos primeros medios de acoplamiento de una
fuente de potencia, tal como un motor, a una carga accionada son
por medio de una transmisión del tipo de engranajes. Tales
transmisiones comprenden generalmente una serie de engranajes,
teniendo cada uno una relación de transmisión distinta. Por ejemplo,
las transmisiones pueden tener una única relación de transmisión o
bien pueden estar compuestas por varias relaciones de transmisión.
Cada velocidad de transmisión puede ser seleccionada por el usuario
mediante el acoplamiento de un embrague. El mecanismo del embrague
desacopla temporalmente el tren de velocidades de forma que el
usuario pueda seleccionar una velocidad. El embrague es entonces
liberado, acoplándose los engranajes y siendo transmitida la
potencia a la carga accionada.
Una limitación de este tipo de sistema es que
solo están disponibles para el usuario un cierto conjunto de
velocidades de transmisión. El rango de las relaciones de
transmisión está predeterminado solamente basándose en el uso
anticipado del equipo. Por parte del usuario no es fácil que pueda
cambiar de forma económica dicho uso. Adicionalmente, la mayoría
de los motores tienen un rango operativo en particular en donde se
maximiza la eficiencia. En general, solo una velocidad de
transmisión caerá cerca del punto operativo más eficiente. Las
otras velocidades conducirán usualmente a una operación
relativamente ineficiente del motor.
Con el fin de incrementar el rango disponible de
las velocidades de transmisión, la transmisión variable continua
está dirigida a la necesidad de poder tener más velocidades de
transmisión. La transmisión variable continua, o CVT, comprende
generalmente una polea motriz acoplada a una fuente de potencia y
una polea accionada acoplada a una carga. Un elemento flexible tal
como una correa o cadena está acoplado a las poleas y transmite la
potencia desde la parte motriz a la parte accionada. La posición de
la superficie sobre la cual discurre la correa en la polea se
denomina como el diámetro efectivo, \Phi. La velocidad de la
polea accionada puede cambiarse mediante la variación del diámetro
efectivo de la polea motriz y de la polea accionada. Cambiando el
diámetro efectivo de las poleas se dará lugar a un cambio
correspondiente de la velocidad de la polea accionada. Esto se basa
en una relación lineal entre las poleas y la relación de los
diámetros efectivos de cada una. Es la relación de los diámetros
efectivos de cada polea lo que determina las características de
transmisión de la potencia del sistema CVT. En consecuencia, un
elemento clave del sistema CVT es el mecanismo de la polea
variable.
Se conocen en el arte las distintas formas de las
poleas variables en forma continua. La figura 2 representa una
polea CVT de correa plana del arte previo expuesta en la patente de
los EE.UU. número 4024772 de Kumm. Las roldadas motrices 6
transmiten la potencia a los bloques 9 a través de varios conjuntos
separados axialmente de ranuras 11 radiales inclinadas en forma
opuesta, y después a la correa 7. La correa 7 está engranada en
torno a los bloques 10 en las roldadas motrices 8 a través de
varios conjuntos separados axialmente de ranuras 12 radiales
inclinadas en forma opuesta. La figura 2 está expuesta en una
condición de infra-transmisión en donde el diámetro
efectivo de la polea motriz es inferior al diámetro efectivo de la
polea accionada.
La figura 3 describe un sistema CVT del arte
previo con la roldada 13 motriz cónica y la roldada 15 accionada
acopladas mediante la correa en V 14. Las secciones de las roldadas
están acopladas a un eje axial común. Al menos una de las secciones
de las roldadas se desplaza axialmente sobre el eje. El movimiento
de la sección de la roldada provoca que cambie el diámetro efectivo
de la polea, lo cual provoca que cambie el radio para el cual
discurre la correa. El radio para el funcionamiento de la polea
motriz y de la polea accionada establece la relación de las
velocidades de la transmisión.
En la figura 4, la correa 14 en V del arte
anterior tiene un miembro tensor 16 de soporte de la carga. La
correa 14 en V tiene una serie de bloques transversales 17 acoplados
a lo largo de su cuerpo. Los bloques 17 tienen superficies
inclinadas 19, las cuales entran en contacto con las superficies
internas de las secciones de las roldadas. Las barras de retención
18 fijan los bloques al cuerpo de la correa en V.
Otra forma de la polea variable en forma
continua es la expuesta en la patente de los EE.UU. numero 5492506
de Lorance. La pluralidad de paletas que tienen una superficie de
transmisión circunferencial exterior son movibles hacia fuera en
forma radial. Se encuentra un cono que es movible axialmente que
coopera con los extremos cónicos de las paletas. El movimiento
axial del cono presiona contra los extremos cónicos lo cual fuerza a
las paletas hacia fuera. La superficie de transmisión comprende
unos dientes paralelos que cooperan con una correa de dientes.
Los inconvenientes de los diseños del arte previo
incluyen la capacidad reducida para transmitir potencias de alto
par motor lo que da lugar a una capacidad baja para las cargas; un
diseño de roldadas o de la correa relativamente complicado;
generación de un exceso de calor en la correa durante el
funcionamiento provocado por la fricción entre los lados de la
correa y las roldadas; alto costo debido a los componentes y al
tiempo de ensamblado de las poleas; ruido excesivo provocado por un
paso alto y por el correspondiente numero bajo de bloques de la
correa; alto desgaste de la correa que origina una vida útil corta
para ambos diseños. La figura 3 tiene una relación global limitada
debido a la generación de calor. Los diseños del arte previo tienen
en general una gran masa y dimensión en la transmisión.
Lo que se precisa es una polea del tipo CVT que
utilice una configuración de correa disponible de forma fácil. Lo
que se precisa es una polea CVT que tenga una presión de contacto
reducida sobre los bloques de la correa que den lugar a una baja
generación de calor. Lo que se precisa es una polea CVT con una alta
capacidad de transporte de la carga. Los que se precisa es una
polea CVT de dimensiones reducidas. Lo que se precisa es una polea
CVT con un costo reducido. Lo que se precisa es una polea CVT con
una relación global incrementada. Lo que se precisa es una polea
CVT con unos requisitos reducidos en cuanto a la resistencia del
material en el diseño. Lo que se precisa es una polea CVT con una
fuerza axial reducida para simplificar el mecanismo de control.
Lo que se precisa es una polea CVT con una vida útil incrementada,
mediante la reducción del desgaste de los componentes de fricción.
La presente invención cumple con estas necesidades.
El primer aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT mejorada.
Otro aspecto de la invención es proporcionar una
polea CVT que utilice una correa en V
multi-estriada.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga una presión de contacto
reducida sobre los bloques de la correa dando lugar a una baja
generación de calor.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga una capacidad incrementada de
transporte de la carga.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga menos ruido.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga un tamaño reducido.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga un costo reducido.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga una relación global
incrementada.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga unos requisitos reducidos de
la resistencia del material en el diseño.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga una fuerza axial reducida para
simplificar el mecanismo de control del sistema CVT.
Otro aspecto de la presente invención es
proporcionar una polea CVT que tenga una vida útil incrementada
mediante la reducción del desgaste de los componentes de
fricción.
Un aspecto adicional de la invención es el
contacto variable entre la correa y los bloques o elementos de la
correa. Las áreas de contacto serán distintas en cada instante en
que la correa se acople a los bloques de la correa.
El costo de la transmisión es significativamente
menor (por ejemplo, 119 bloques de la correa de 4 mm de ancho en la
presente invención, con respecto a 148 elementos de 5 mm de ancho
para el dispositivo de Kumm).
Los otros aspectos de la invención serán
destacados o bien serán evidentes mediante la siguiente descripción
de la invención y los dibujos adjuntos.
La invención comprende una polea de transmisión
variable continua de acuerdo con la reivindicación 1. La polea
comprende al menos una sección de roldada desplazable axialmente, la
cual es coaxial con una segunda sección de roldada. Cada sección
de roldada tiene una serie de ranuras radiales que están alineadas
axial y radialmente. Las ranuras radiales están dispuestas por
pares entre cada sección de las roldadas. Los bloques de la correa
están dispuestos entre las secciones de las roldadas, teniendo cada
uno unos extremos arqueados opuestos que se acoplan en forma
deslizable en un par de ranuras. Los bloques de la correa están
dispuestos circunferencialmente alrededor de una línea central de
la roldada axial. Cada bloque de la correa tiene también una
superficie para recibir una correa en V
multi-estriada. Al menos un miembro elástico
circunda los bloques de la correa con el fin de controlar sus
posiciones relativas, para mantenerlos en contacto con las ranuras
de las roldadas, conforme gira la polea. Conforme se desplaza
axialmente la roldada movible, cada bloque de la correa se desplaza
radialmente dentro de sus ranuras, con el fin de incrementar o
reducir el diámetro efectivo de la polea.
La figura 1 es una vista en perspectiva lateral
de la invención.
La figura 2 representa una correa CVT plana del
arte previo, de la patente de los EE.UU. número 4024772 de
Kumm.
La figura 3 muestra un sistema CVT del arte
previo con la roldada cónica motriz 13 y la roldada accionada 15,
acoplada mediante la correa 14 en V.
La figura 4 muestra en sección transversal una
correa en V 14 que tiene un miembro de tensión en los bloques a lo
largo de su cuerpo.
La figura 5 muestra la vista de detalle en un
alzado frontal un bloque de la correa y una parte de las secciones
de la roldada de la polea.
La figura 6 es una vista en planta de un bloque
de la correa.
La figura 7 muestra la relación entre dos de los
bloques de la correa tal como tiene lugar en las secciones de la
roldana.
La figura 8 es una vista en alzado superior de un
bloque de la correa.
La figura 9 muestra el movimiento relativo
M y M' de una sección de la roldana.
La figura 10 es una vista en alzado lateral de la
sección de la roldana.
La figura 11 es una vista en alzado lateral de la
sección de la roldana.
La figura 12 es una vista en planta de la polea
motriz 41 y la polea accionada 42.
La figura 13 es una vista en alzado lateral de
una polea totalmente ensamblada.
La figura 14 es una vista esquemática de un
sistema hidráulico que puede utilizarse para operar el cambio de la
relación de la transmisión.
La figura 15 es una vista en sección transversal
de la polea motriz y la polea accionada con el sistema
hidráulico.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva
lateral de la invención. La invención comprende una polea motriz 41
y una polea accionada 42, fijadas cada una a un eje de entrada y un
eje de salida respectivamente, con una correa 20 engranada entre
cada polea. La correa está engranada sobre los bloques de la correa
que a su vez están acoplados en las ranuras radiales en cada
sección de las roldadas. El movimiento axial de cada sección de las
roldadas de la polea hace que los bloques de la correa se desplacen
en una dirección radial, cambiando por tanto el diámetro efectivo
de cada polea.
En particular, la invención comprende una polea
motriz 41 acoplada a la polea accionada 42. La correa 20 transmite
la potencia desde la polea motriz 41 a la polea accionada 42, y por
tanto al eje de salida, véase la figura 15.
El movimiento axial de las secciones de la
roldana 31, 32 y 33, 34 y el movimiento radial resultante de los
bloques de la correa 38 (los bloques de la correa para la polea
motriz 41 no se muestran) para cambiar el diámetro efectivo de cada
polea puede conseguirse mediante los medios conocidos, por ejemplo
según se expone en la patente de EE.UU. numero 4024772 que se
incorpora aquí como referencia, véanse las figuras 14 y 15. Los
bloques de la correa 38 se desplazan en las ranuras radiales 31 de
acuerdo con el movimiento de las secciones de las roldadas.
Los bloques de la correa 38 tienen un perfil de
correa multi-estriada para acomodar una correa
multi-estriada.
Las figuras 2, 3 y 4 muestran el arte previo
según se ha expuesto en la sección precedente.
La figura 5 es una vista de un detalle en alzado
frontal de un bloque de correa y un parte de las secciones de las
roldadas de la polea. El bloque de correa 26 está acoplado en forma
deslizante entre las secciones de las roldadas coaxiales 31 y 32.
las secciones de las roldadas 31, 32 describen un ángulo interno
\theta entre 20º y 70º. El bloque de la correa 26 comprende
además unos extremos opuestos inclinados o las superficies 27, 28.
Las superficies 27, 28 del bloque de la correa 26 se acoplan en
forma deslizante en las ranuras de la roldana 29, 30,
respectivamente. La correa multi-estriada 20 se
acopla a la sección multi-estriada del bloque de la
correa 26.
La correa multi-estriada 20 puede
comprender una goma adhesiva (goma natural, goma de cloropreno, goma
de estirenotadieno, goma de isopreno, goma de nitrilobutadieno o
una mezcla de las mismas, por ejemplo), en las cuales están
incluidos los miembros de tensión 21 y por debajo de los cuales se
encuentra una capa de compresión. Los miembros de tensión 21 pueden
comprender la cuerda de poliéster, cuerda de fibra de cristal,
cuerda de poliamida aromática, etc., por ejemplo. La capa de
compresión puede comprender una goma natural, goma de cloropreno,
goma de estirenatadieno, goma de isopreno, goma de nitrilobutadieno
o una mezcla de las mismas. El perfil
multi-estriado coopera con la superficie del perfil
multi-estriado del bloque de la correa 26.
Todos los elementos de los bloques 26 de la
correa están retenidos dentro de la circunferencia de cada sección
de las roldadas y dentro de cada ranura 29, 30 de las roldadas, y en
una relación apropiada entre sí mediante las bandas elásticas 24,
25. La función de las bandas elásticas 24, 25 para la polea motriz
y las bandas elásticas 35, 36 para la polea accionada es la de
fijar los elementos 26 en contacto continuo con las roldadas 31, 32
y 33, 34 durante la operación así como también cuando la polea no
esté girando. Las bandas elásticas 24, 25 y 35, 36 pueden
comprender un material de goma o bien otros materiales elastoméricos
conocidos, que sean resistentes a las condiciones operativas,
incluyendo el calor y el ozono, y que tengan una flexibilidad
suficiente para sobrevencer las fuerzas centrífugas de los bloques
26 de la correa por la rotación de las roldadas 31, 32. Las bandas
elásticas 24, 25 y 35, 36 soportan también la correa
multi-estriada 20 en los espacios libres entre los
elementos 26, como puede verse en las figuras 7 y 12. Esto reduce
el ruido del acoplamiento provocado por el contacto de la correa 20
multi-estriada con cada bloque de cadena 26 durante
la rotación de la polea. Las bandas elásticas reducen también el
"atado", que son los dobleces de pequeño radio inducidos en la
correa conforme se engrana a través de cada bloque de la correa
durante el funcionamiento. El "atado" reduce la vida útil de
la correa.
La correa multi-estriada 20 tiene
las partes planas 22, 23 en las que la sección 21 de perfil
multi-estriado no está presente. Las partes planas
22, 23 están soportadas por una superficie superior de las bandas
elásticas 24, 25. Las localizaciones de las partes planas 22, 23
están determinadas por la condición en que las secciones de las
cuerdas en los bordes exteriores de la correa no soportar
normalmente una parte substancial de la carga, y se consideran por
tanto no disponibles para los fines del soporte de la carga.
La figura 6 es una vista en planta superior de un
bloque de la correa. Cada elemento 26 del bloque de la correa
tiene las superficies opuestas 27, 28. Cada superficie 27, 28 está
acoplada en forma deslizante con las ranuras 29, 30 de la roldana
en la sección 31 y en la sección 32 de las roldanas movibles.
Aunque las secciones de las roldadas 31, 32 se encuentran sobre la
polea motriz, la descripción aquí expuesta se aplica generalmente
también a la polea accionada. En la realización preferida, las
superficies 27, 28 son superficies cóncavas arqueadas. En una
realización alternativa, la polea opera también con cada una de las
superficies 27, 28 que comprenden una superficie o ranura cóncavas,
con una superficie o saliente convexos cooperantes, que están
presentes en la cada de cada sección de las roldadas 31, 32, en
lugar de las ranuras 29, 30. Las superficies 27, 28 pueden
describir también un saliente rectilíneo o cavidad rectilínea que
coopere con una superficie conjugada sobre la sección de la
roldana.
La figura 7 muestra la relación entre dos de los
bloques de la correa conforme se realiza en las secciones de las
roldanas. Cada bloque de la correa 26 está separado angularmente de
sus vecinos adyacentes con un ángulo \alpha. El ángulo \alpha
está determinado por el numero de bloques de la correa montados en
la polea, y por el diámetro de la polea. El número total de bloques
de la correa sobre la roldana puede ser par o impar, dependiendo de
los requisitos del usuario.
El bloque 26 de la correa comprende una
superficie 60 arqueada convexa de soporte de la correa. La
superficie arqueada convexa 60 comprende también un perfil
multi-estriado que coopera con una superficie
conjugada de la correa multi-estriada. El radio de
la superficie convexa arqueada 60 es igual al radio de la polea en
donde su diámetro efectivo, \Phi, es mínimo, que en donde la
polea motriz se encuentra en la condición inframotriz máxima, y en
donde la polea accionada se encuentra en la condición de
sobreaccionamiento máximo. Esto da lugar a que las superficies 60
arqueadas convexas adyacentes combinadas de los bloques de la correa
26 en la polea formen una superficie cilíndrica continua y uniforme
de un radio constante. Esto soporta uniformemente la correa, lo
cual incrementa la vida útil de la correa, aumentando la capacidad
de transmisión de la potencia.
El bloque 26 de la correa tiene un perfil cónico
desde la superficie 60 arqueada convexa 60 hasta la base 61. La
forma cónica permite que el lado 62 de un bloque de la correa se
apoye totalmente contra el lado 62A de un bloque de la correa
adyacente en la condición de infra-accionamiento
máximo. Esto da lugar a una condición reforzada en la polea y en
los bloques de la correa, aumentando su capacidad para transmitir el
par motor. El lado 62 y el lado 62A pueden comprender materiales
reductores de la fricción, con el fin de mejorar las
características de acoplamiento/desacoplamiento de los bloques de la
correa al cambiar de una condición de
infra-accionamiento máximo hasta una condición de
sobre-accionamiento.
La distancia R de los bloques 26 de la correa
desde el eje de rotación A, dependerá de la relación de transmisión.
Incrementando la distancia R se incrementará la velocidad de la
correa para unas determinadas revoluciones por minuto (RPM) de la
polea dada. Disminuyendo la distancia R se reducirá la velocidad de
la correa para unas RPM dadas del eje de la polea. La distancia R
es ½ del diámetro efectivo. El diámetro efectivo \Phi se mide
desde la superficie exterior de los bloques de la correa a través
del centro de rotación.
La figura 8 es una vista en perspectiva superior
de un bloque de la correa. Los bloques 26 de la correa tienen
preferiblemente cada uno el revestimiento 50 de un bajo coeficiente
de fricción sobre la superficie multi-estriada para
la correa 20 de contacto, y las superficies 27, 28 para contactar
con las ranuras 29, 30 de la roldana. Los bloques 26 de la correa
pueden estar hechos con un material termoestable o termoplástico que
esté reforzado si fuera necesario y con un sobremoldeado con otro
material de bajo coeficiente de fricción (base similar). El bloque
sobremoldeado puede comprender un bloque metálico reforzado con un
revestimiento anti-fricción, por ejemplo
aluminio.
En el caso en que los bloques de la correa estén
hechos de materiales reforzados termoplásticos, el revestimiento 50
puede comprender los termoplásticos PPA, PPS, PEAK sin reforzamiento
con lubricante interno. En el caso en que el bloque comprenda
materiales metálicos, el revestimiento 50 puede comprender un
revestimiento anodizado duro con PTFE de lubricante interno. En una
realización alternativa, se aplica un revestimiento antifricción
aplicado a la cara de las secciones de las roldanas o en las ranuras
o guías sin aplicarse el revestimiento antifricción en cada bloque
de la correa. En otra realización alternativa, se aplica un
revestimiento antifricción a la sección de la roldana así como
también a los bloques de la correa. Un bajo coeficiente de fricción
en las zonas de contacto entre el bloque 26 de la correa y las
ranuras 29, 30 permite una mayor facilidad de movimientos de los
bloques 26 de la correa conforme se desplazan las seccione de las
roldanas.
La figura 9 muestra el movimiento relativo M y M'
de la sección 31 de la roldana. La sección 32 de la roldana no se
desplaza axialmente con respecto a la sección 31 de la roldana,
aunque puede moverse también si se precisa por una aplicación
determinada. En la realización preferida, solo es movible una de
las secciones de las roldanas. Conforme se mueve la sección de la
roldana 31 en la dirección M, aumentará la distancia entre las
secciones de las roldanas 31, 32, y los bloques 26 de la correa se
desplazarán en la dirección D hacia dentro y hacia el eje de la
polea de rotación A. Conforme se desplaza la sección 31 de la
roldana en la dirección M', disminuirá la distancia entre las
secciones de las roldanas 31, 32 y los bloques de la correa se
moverán en la dirección D' radialmente alejándose del eje de
rotación. De esta forma aumentará o disminuirá el diámetro efectivo
de la polea.
La conexión entre el bloque 26 de la correa y las
ranuras 29, 30 no solo es friccional, sino que es también a través
del acoplamiento mecánico de las superficies 27, 28 que son convexas
con las ranuras 29, 30 que son cóncavas. El acoplamiento mecánico
de los bloques de la correa con las secciones de la roldana hace que
aumente la capacidad de transmisión del par motor de los bloques de
la correa. Esto reduce los requisitos de la capacidad de carga
axial, así como del desgaste y resistencia de los bloques de la
correa 26.
La figura 10 es una vista en alzado lateral de la
sección 32 de la roldana. Las ranuras o guías 30 se muestran
dispuestas en forma radial, separadas cada una de la siguiente por
el ángulo \alpha. Cada una de las ranuras comienza a una
distancia R' predeterminada del eje de rotación de la polea A. R'
está determinado por el cálculo del numero de bloques de la correa
necesarios para la aplicación en la configuración en la que los
bloques de la correa estén dispuestos con los lados juntos tal como
se expone en la figura 7 (infra-accionamiento
máximo).
La figura 11 es una vista en alzado lateral de la
sección 32 de la roldana. Los bloques 26 de la correa se muestran
alineados en las ranuras 30. La banda elástica 25 se acopla a cada
bloque de la correa 26 alrededor de una circunferencia de la
sección de la roldada. Durante la operación, cada bloque 26 de la
correa opera con el mismo radio R. Aunque el radio R es ajustable
para variar la relación de velocidades o de tracción, las
posiciones relativas de los bloques de la correa describen un
círculo con un centro en el eje de rotación. Esto es el resultado
de la relación mecánica entre las secciones de las roldanas y los
bloques de la correa que tienen un ancho idéntico W. Esto asegura
que la polea permanecerá en equilibrio en todos los modos de
operación.
La figura 12 es una vista en planta de la polea
motriz 41 y de la polea accionada 42. El bloque 26 de la correa se
muestra con el radio R. El radio R es una función de la posición de
la sección 31 de la roldana con respecto a la sección 32 de la
roldana. El bloque 38 de la correa se muestra con el radio R', el
cual es función de la posición de la sección 34 de la roldana, con
respecto a la sección 33 de la roldana. La correa
multi-estriada 20 discurre entre cada conjunto 41,
42 de la polea.
La figura 13 muestra una vista en elevación
lateral de una polea motriz totalmente ensamblada. El miembro
elástico 24 retiene los bloques de la correa 26 con un radio
operativo R. Esta figura en particular muestra una condición 37 de
sobre-accionamiento máximo.
La figura 14 es una vista esquemática de un
sistema hidráulico que puede ser utilizado para cambiar la relación
de velocidades de la polea. Pueden ser utilizados varios tipos de
mecanismos para cambiar la relación de velocidades. Se muestra el
sistema hidráulico 100 para la presente invención. El sistema
incluye un depósito 80, una bomba 81, una válvula de control 82, y
las tuberías 83, 84 desde la válvula de control 82 a los cilindros
86. La bomba 81 se encuentra en la tubería 87 desde el depósito 80
a la abertura de entrada 88 de la carcasa de la válvula y las
tuberías 89, 90 desde las aberturas del cilindro 91, 92 en la
carcasa de la válvula hasta los cilindros 86. Las tuberías 93, 94
del colector se extienden desde las aberturas de salida 95, 96 hasta
el depósito 80. La carcasa de la válvula recibe un rotor 97 que es
desplazable para conectar selectivamente la entrada 88 con
cualquiera de las aberturas del cilindro 91, 92 y la otra a una
abertura de salida. El fluido a presión suministrado a la abertura
del cilindro provocará que el pistón desplace el eje y la sección de
la roldana acoplada con el mismo hacia la otra sección de la
roldana. Al mismo tiempo, la otra abertura del cilindro se acoplará
con una abertura de salida para ventilar el otro cilindro. Esto
permite que el eje y la sección de la roldana movible se desplacen
alejándose con respecto a la otra sección de las roldanas. Tal como
se expuso anteriormente, el diámetro efectivo de la polea cambia
conforme se desplace la sección de la roldana hacia/desde la
otra.
La figura 15 es una vista en sección transversal
de la polea motriz 41 y la polea accionada 42 con el sistema
hidráulico 100. Los pistones 98 están conectados a los ejes 71 los
cuales a su vez están conectados a las secciones de las roldanas
31, 34. Los ejes 71, 72 que comprenden ejes coaxiales, están
acoplados de una forma conocida en el arte que les permite el
moverse axialmente entre sí, por ejemplo, con una conexión de
chaveta tal como una conexión de chaveta macho en el eje 71 que se
acople a una conexión de chaveta hembra en el eje 72. La
localización de la conexión de la chaveta macho y la chaveta hembra
puede invertirse entre los ejes con el mismo resultado. Pueden
utilizarse otras formas conocidas de acoplamiento de ejes giratorios
coaxiales que permitan no obstante el movimiento de las respectivas
roldanas de la polea con iguales resultados.
Los ejes 72 no se desplazan axialmente y retienen
las roldanas 32, 33 en una posición axial fija con respecto a las
roldanas 31, 34 conforme giran. Conforme los pistones 98 se
desplazan mediante la presión hidráulica, cada eje 71 y la sección
respectiva de la roldana 31, 34 se desplazan cambiando el diámetro
efectivo de la polea. Aunque todas las secciones de las roldanas
giran durante la operación, las secciones 32, 33 son fijas
axialmente, de forma que no se mueven axialmente con las secciones
de las roldanas 31, 34.
Con el fin de ilustrar la invención y su
operación, los siguientes cálculos están basados en las aplicaciones
y se ofrecen a modo de ejemplo y no de limitación.
Para una condición de
infra-accionamiento:
\Phi motriz = 65,0 mm
\Phi accionado = 162,0 mm
Para una condición de
sobre-accionamiento:
\Phi motriz = 156,0 mm
\Phi accionado = 86,6 mm
en donde \Phi se refiere al
diámetro
efectivo.
Suponiendo un total de 51 bloques de la correa
para la polea motriz, en que cada bloque de la correa tenga un
grosor de 4,0 mm según la medida en la superficie arqueada 60, y la
polea motriz con un diámetro efectivo mínimo de \Phi = 65,0 mm
(infra-accionamiento), no existirá espacio entre los
bloques adyacentes.
Para un diámetro efectivo máximo
(sobre-accionamiento), \Phi = 156,0 mm, el espacio
entre cada bloque de la correa será:
(1)\Delta_{1}
= \pi \ x (156,0 - 65,0)/51,0 = 5,6 \
mm
Este espacio \Delta se mide desde un lado del
bloque de la correa hasta el lado de un bloque de la correa
adyacente. En consecuencia, los 51 elementos ocuparán un diámetro
de 65 mm sin separación entre los mismos en una condición de
infra-accionamiento. Esto representará un espacio
libre de 5,6 mm en la condición de
sobre-accionamiento.
Para una polea accionada que tenga 68 bloques de
la correa, en la condición de infra-accionamiento
máximo, cada bloque de la correa tendrá un espacio libre con el
siguiente de:
(2)\Delta_{2}
= \pi \ x (162,0 - 86,6)/68,0 = 3,5 \
mm
No existirá espacio libre en la polea accionada
en la condición de sobre-accionamiento máximo.
Cuando esté presente un espacio libre en la polea
motriz no existirá espacio libre alguno en la polea accionada en la
relación extrema.
En el caso de una relación de 1:1 (uno a uno), en
la que el diámetro de la polea motriz y la polea accionada es de
\Phi = 146,0 mm, los espacios libres de los bloques de la correa
de la polea motriz serán de:
(3)\Delta_{3}
= \pi \ x (146,0 - 65,0)/51,0 = 5,0 \
mm
y los espacios libres de la polea
accionada serán
de:
(4)\Delta_{4}
= \pi \ x (146,0 - 86,6) 68,0 = 2,7 \
mm
Tal como puede determinarse fácilmente, el número
de bloques de la correa está limitado solo por el número necesario
por la aplicación y por el grosor deseado de cada bloque de la
correa.
Aunque se ha descrito una única forma de la
invención, será obvio para los técnicos especializados en el arte
que pueden realizarse variaciones en la construcción y en la
relación de los componentes sin desviarse del alcance de la
invención aquí descrita.
Claims (6)
1. Una polea continuamente variable para correas
multi-estriadas, que comprende:
un par de roldanas coaxiales (31, 32; 33, 34) que
tienen un eje de rotación montado para el movimiento giratorio y
movibles entre sí, y en donde cada una tiene una pluralidad de
ranuras cóncavas (29, 30), que se extienden hacia fuera desde un
punto de una distancia predeterminada desde un eje de la polea, en
el que las ranuras cóncavas (29, 30) están orientadas en pares
cooperativos entre cada roldana de la polea;
en la que las roldanas de la polea describen un
ángulo interior inferior a 70º;
una pluralidad de bloques de la correa (26) que
tienen superficies convexas inclinadas opuestas (27, 28), teniendo
una superficie que describe un perfil multi-estriado
dispuesto entre las superficies inclinadas opuestas;
en la que las superficies convexas inclinadas
opuestas tienen un revestimiento de baja fricción que comprende un
lubrificante interno;
en la que los bloques de la correa están
dispuestos entre cada roldana de la polea y las superficies
inclinadas opuestas mencionadas están acopladas en forma deslizante
con un par respectivo de ranuras, por lo que el diámetro efectivo
se ajusta mediante un movimiento de al menos una roldana de la
polea, y provocando un movimiento correspondiente de los bloques de
la correa;
al menos un miembro elástico sin fin (24, 25) que
acopla cooperativamente los bloques de la correa, por lo que una
posición de los bloques de la correa describirá una forma
substancialmente circular alrededor de un eje de la polea.
2. La polea de la reivindicación 1, en la que las
superficies que describen el perfil multi-estriado
describen además una forma arqueada que tiene un centro de
curvatura situado en el eje de rotación cuando la polea se
encuentra en una condición de infra-accionamiento
máximo.
3. La polea de la reivindicación 1 ó 2, en la
que:
cada una de las superficie inclinadas opuestas
describen un saliente rectilíneo; y
en la que las mencionadas ranuras describen una
cavidad rectilínea que coopera con el mencionado saliente
rectilíneo.
4. La polea de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que las mencionadas ranuras
comprenden además un revestimiento de baja fricción que tiene un
lubrificante interno.
5. La polea de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el ángulo incluido es
inferior a 50º.
6. La polea de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que las superficies convexas
inclinadas están arqueadas.
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