ES2259432T3 - Mecanismo de transformacion de un movimiento de rotacion en uno de traslacion, y dispositivo de embrague que lo utiliza. - Google Patents

Abstract

Dispositivo mecánico de transmisión (1) de un movimiento de rotación en traslación que comprende un primer elemento, que constituye un cubo (2) de longitud axial LM que comprende una superficie periférica exterior (21) provista de un filete (212) que se extiende substancialmente en toda la longitud LM, y un segundo elemento, coaxial con el primer elemento, que constituye una corona (3) de longitud axial LC, inferior a LM, que comprende una superficie periférica interior (32) provista igualmente de un filete (322) que se extiende substancialmente en toda la longitud LC, al menos tres terceros elementos (4) idénticos que están adaptados de modo que permiten que la corona efectúe un movimiento helicoidal respecto al cubo, caracterizado porque cada uno de los elementos primero (2) y segundo (3) comprende una pluralidad de ranuras (211, 321) axiales que se extienden substancialmente en toda la longitud LM, LC respectivamente, equidistantes unas de otras y distribuidas regularmente en toda la periferia exterior e interior, respectivamente, formando dientes (213, 323) con dichos filetes de los elementos primero y segundo, porque los tres terceros elementos constituyen satélites de longitud axial LS, inferior a LC, que comprenden una superficie periférica exterior provista de un filete que se extiende substancialmente en toda la longitud LS y que comprenden, cada uno, cavidades (41) equidistantes unas de otras y distribuidas regularmente en la periferia exterior y de forma al menos complementaria a la de los dientes de dichos elementos primero y segundo, y porque al menos un ángulo de la hélice de los filetes no es nulo, de modo que los satélites son autoguiados en toda la longitud LM permaneciendo espaciados angularmente con los mismos valores de ángulo è y comunican a la corona un movimiento de traslación respecto al cubo.

Description

Mecanismo de transformación de un movimiento de rotación en uno de traslación, y dispositivo de embrague que lo utiliza.

La presente invención concierne a un dispositivo mecánico de transmisión de un movimiento de rotación en traslación que comprende un primer elemento, que constituye un cubo de longitud axial LM que comprende una superficie periférica exterior provista de un filete que se extiende substancialmente en toda la longitud LM, y un segundo elemento, coaxial con el primer elemento, que constituye una corona de longitud axial LC, inferior a LM, que comprende una superficie periférica interior provista igualmente de un filete que se extiende substancialmente en toda la longitud LC, estando adaptados dichos filetes de modo que permiten que la corona efectúe un movimiento helicoidal respecto al cubo.

La invención concierne, más particularmente, a un dispositivo de esta clase utilizado como parte de un mando de desembrague de un embrague, tal como un embrague de fricción.

Actualmente se conocen diversos tipos de dispositivos mecánicos de transmisión de un movimiento de rotación en traslación.

En primer lugar, son conocidos los sistemas del tipo husillo/tuerca para todos los tipos de aplicación con un rendimiento relativamente escaso del esfuerzo.

Son conocidos igualmente, como parte del dispositivo de mando de desembrague de un embrague, en particular el utilizado en los vehículos automóviles, los cojinetes que comprenden sistemas de husillo con bolas circulantes.

Por ejemplo, el documento FR 2 812 048 describe un cojinete de esta clase. Los cojinetes de husillo de bolas presentan el inconveniente principal de ser caros. En efecto, ante todo debe ser alto el número de bolas necesarias para las aplicaciones de automóviles.

Además es necesario prever una recirculación de las bolas utilizadas en el interior del cojinete. Esta recirculación puede hacerse, por ejemplo, mediante una garganta muy voluminosa y bridas de cierre del camino de las bolas.

Finalmente, la propia fabricación de las bolas es cara, lo que aumenta el precio de coste de las bolas.

En consecuencia, la finalidad de la invención es proponer un dispositivo de transmisión de un movimiento de rotación en traslación que sea barato y cuyo rendimiento del esfuerzo sea elevado.

De este modo, la invención tiene por objeto un dispositivo mecánico de transmisión de un movimiento de rotación en traslación que comprende un primer elemento, que constituye un cubo de longitud axial LM que comprende una superficie periférica exterior provista de un filete que se extiende substancialmente en toda la longitud LM, y un segundo elemento, coaxial con el primer elemento, que constituye una corona de longitud axial LC, inferior a LM, que comprende una superficie periférica interior provista igualmente de un filete que se extiende substancialmente en toda la longitud LC, al menos tres terceros elementos idénticos que están adaptados de modo que permiten que la corona efectúe un movimiento helicoidal respecto al cubo, caracterizado porque cada uno de los elementos primero y segundo comprende una pluralidad de ranuras axiales que se extienden substancialmente en toda la longitud LM, LC respectivamente, equidistantes unas de otras y distribuidas regularmente en toda la periferia exterior e interior, respectivamente, formando dientes con dichos filetes de los elementos primero y segundo, porque los tres terceros elementos constituyen satélites de longitud axial LS, inferior a LC, que comprenden una superficie periférica exterior provista de un filete que se extiende substancialmente en toda la longitud LS y que comprenden, cada uno, cavidades equidistantes unas de otras y distribuidas regularmente en la periferia exterior y de forma al menos complementaria a la de los dientes de dichos elementos primero y segundo, y porque al menos un ángulo de la hélice de los filetes no es nulo, de modo que los satélites son autoguiados en toda la longitud LM permaneciendo espaciados angularmente con los mismos valores de ángulo y comunican a la corona un movimiento de traslación respecto al cubo.

Por "al menos complementaria" se ha de entender aquí y en el ámbito de la invención que el diseño de las cavidades presenta unitariamente un volumen suficiente para alojar un diente del cubo o de la corona, en el caso en que la cavidad forma un hueco, y para alojarse entre los dientes del cubo o de la corona, en el caso en que la cavidad forma un saliente.

Un dispositivo de esta clase presenta un rendimiento elevado y superior al de los dispositivos existentes en la actualidad.

Igualmente, permite tener una desmultiplicación importante de carrera y de esfuerzo.

Además es muy compacto y puede instalarse fácilmente en un espacio restringido, tal como en el interior de un cárter de embrague.

Ventajosamente, el ángulo del filete del cubo es inverso respecto al del filete de la corona.

Según un modo preferido de realización, el ángulo del filete de cada uno de los satélites es nulo. En este caso los satélites presentan gargantas como diseños complementarios.

Según una variante, el ángulo del filete del cubo, de la corona y de los satélites, respectivamente, son idénticos.

Ventajosamente, los diámetros primitivos de la corona, del cubo y de los satélites son múltiplos de valor entero.

Según el modo preferido de realización, la relación existente entre el diámetro de la corona y el de los satélites es igual a 5.

Según el modo preferido de realización, la relación existente entre el diámetro del cubo y el de los satélites es igual a 3.

Con preferencia, el dispositivo según la invención comprende juntas montadas a una y otra parte de la corona y adaptadas de modo que hacen completamente estanco el espacio comprendido entre el cubo y la corona en el que están montados los satélites.

La invención concierne igualmente a un dispositivo de mando de desembrague, tal como un embrague de fricción, que comprende un dispositivo tal como el descrito precedentemente, según el cual el cubo comprende dos patas de fijación al cárter de embrague, y un cojinete de desembrague de diámetro sensiblemente igual al de la corona está montado coaxialmente con el cubo en el extremo de este.

Según un modo de realización de este dispositivo de mando de desembrague, la corona comprende en su periferia una línea de dentado adaptada de modo que sea puesta en rotación mediante un tornillo sin fin montado en la extremidad de un árbol de salida de un motor eléctrico.

Según una variante preferida, el motor eléctrico está fijado al cárter de embrague.

Según un modo preferido de realización, la corona comprende en su periferia una ranura helicoidal adaptada de modo que se enrolle una extremidad de un cable fijada a la corona y cuya otra extremidad está adaptada de modo que sea enrollada en una ranura helicoidal practicada en el extremo del árbol de salida del motor eléctrico.

La invención concierne igualmente a un embrague de fricción del tipo de tiro o de empuje, que comprende un dispositivo de mando de desembrague tal como el descrito anteriormente.

La invención concierne, finalmente, a un vehículo automóvil que comprende un embrague de fricción tal como el descrito anteriormente.

Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes tras la lectura de la descripción detallada de un ejemplo de realización de la invención, con referencia a las figuras 1 a 4 que representan respectivamente:

- figura 1: una vista en perspectiva de la parte exterior de un dispositivo mecánico de transmisión, según la invención;

- figura 2: una vista en perspectiva de un satélite utilizado en el dispositivo mecánico según la figura 1;

- figura 3: una vista en perspectiva de un dispositivo según las figuras 1 y 2 utilizado como parte de un mando de embrague de un vehículo automóvil;

- figura 4: una vista en perspectiva de una corona según la invención.

En la figura 1 se ha representado la parte exterior de un dispositivo mecánico de transmisión 1 según la invención. Está constituido en primer lugar por un cubo sensiblemente cilíndrico 2 de longitud axial LM sobre el que están situadas dos patas de fijación que permiten, por ejemplo, fijar el dispositivo en un cárter de embrague, en el caso en que el dispositivo es utilizado como parte de un mando de desembrague.

Una corona cilíndrica 3 de longitud axial LC, inferior a LM, y en la que una parte exterior 31 es dentada, está dispuesta coaxialmente con este cubo 2.

Como puede verse igualmente en la figura 2, tres elementos idénticos entre sí, que constituyen satélites 4 de longitud axial LS inferior a LC y de diámetro nominal sensiblemente igual al espacio anular e que separa la corona 3 y el cubo 2, están dispuestos entre estos, estando montados libres.

Cada uno de estos tres satélites 4 (figura 2) presenta una pluralidad de cavidades 41 de perfil piramidal, distribuidas regularmente sobre su periferia exterior y en toda la longitud LS.

Estos tres satélites 4 están espaciados angularmente uno de otro un mismo ángulo de 120°.

Como puede verse igualmente en las figuras 1 y 4, la corona 3 presenta en su parte interior 32 una pluralidad de ranuras longitudinales idénticas 321 espaciadas regularmente, con un paso de 6°. La corona presenta igualmente seis filetes helicoidales idénticos 322 con un paso de 15 mm. El cruce de estos filetes 322 con cada una de las ranuras longitudinales 321 define un conjunto de dientes idénticos 323. Cada lado 323a, 323b del diente 323 tiene un perfil de evolvente de círculo, obtenido después del mecanizado. El módulo de cada diente es pequeño, del orden de 0,91. El volumen unitario de cada diente 323 es tal que el diente puede alojarse en cada cavidad 41 de cada uno de los satélites 4.

El cubo 2 presenta en su parte periférica exterior 21 una pluralidad de ranuras longitudinales 211 también espaciadas regularmente, con un paso de 10 mm, y que se extienden en toda la longitud LM. El cubo presenta, igualmente, tres filetes helicoidales 212 con un paso de 7,5 mm. El cruce de estos filetes 212 con cada una de las ranuras longitudinales 211 define un conjunto de dientes 213 idénticos a los dientes 323 de la corona 3, con el mismo perfil y el mismo volumen unitario.

En la figura 3 se ha representado el dispositivo que se acaba de describir, según las figuras 1 y 2, utilizado como parte del mando de embrague de un embrague de vehículo automóvil.

Según esta aplicación, el cubo 2 está fijado al cárter de embrague, no representado, y en el extremo de la corona 3 está montado coaxialmente un cojinete de desembrague 5 del tipo de cojinete de bolas. Este cojinete de desembrague 5 está montado en contacto con un diafragma de embrague 6.

Un motor eléctrico 7, igualmente fijado al cárter de embrague, se engrana con la parte exterior dentada 31 de la corona mediante un tornillo sin fin 71 montado en el extremo del árbol de salida del motor 7.

Ahora se va a explicar el funcionamiento del dispositivo.

Cuando el conductor desea cambiar la relación de transmisión pone en marcha el motor eléctrico 7 mediante un impulso. El tornillo sin fin de este último 71 se engrana con la parte exterior dentada 31 de la corona 3, igual que en un sistema de tornillo sin fin, conocido por sí mismo, y por tanto se desplaza la corona 3 según el sentido f.

Entonces los satélites 4 ruedan sin deslizar sobre el cubo 2 y en el interior de la corona 3 en el sentido de la rotación y son guiados en sentido axial por los fileteados helicoidales respectivos del cubo 212 y de la corona 322. Los satélites experimentan un ligero rozamiento durante estos movimientos. Durante todo el desplazamiento de la corona 3 a lo largo del cubo 2 los satélites permanecen espaciados entre sí regularmente con un ángulo de 120° de uno a otro.

Claro está que no es necesario decir que pueden concebirse diversas mejoras sin salirse por ello del ámbito de la invención.

De este modo, los filetes realizados respectivamente en el cubo y en el interior de la corona pueden estar en la cabeza del diente, en el hueco del diente o en ambos.

Del mismo modo, cada filete puede ser inverso respecto al otro, lo que permite que los filetes tengan engrane sin tener movimiento relativo de traslación entre sí. Esto permite tener traslación sólo de una pieza respecto a la otra, lo que aumenta la desmultiplicación (más vueltas para una misma rotación).

Como variante puede concebirse otro tipo de mando de la corona 3 desde el motor eléctrico 7.

De este modo puede concebirse la instalación del árbol de salida del motor 7 paralelamente al eje del cubo 2 y fijarlo directamente al cárter de embrague, crear una ranura helicoidal, por una parte, en el extremo del árbol de salida del motor eléctrico y por otra parte alrededor de la corona, y unir estos últimos entre sí por medio de un cable de tracción enrollado alrededor de las ranuras y deslizable en ellas.

Esta variante es particularmente ventajosa en el caso en que el dispositivo según la invención sea reversible. En este caso deberá estar previsto un freno del árbol de salida, ejerciendo entonces el motor eléctrico un solo par motor positivo entre una posición inicial, en la que la corona esté replegada respecto al extremo del cubo, y una posición final, en la que la corona esté desplegada y sobresalga respecto al extremo del cubo y en la que el freno bloquee la rotación del árbol de salida del motor y, por tanto, la corona en posición desplegada.

Este sistema de mando de par motor único positivo y freno es particularmente interesante para instalarlo en las aplicaciones de caja de velocidades y embrague automáticos de vehículo automóvil. En efecto, en estas aplicaciones y durante una avería del motor eléctrico 7 el embrague debe permanecer en su último estado (abierto o cerrado). Se comprende fácilmente que con el freno es posible conservar un estado cerrado.

Cualesquiera que sean las variantes concebidas, el dispositivo así constituido de satélites autocentrados y guiados por las ranuras permite transformar generando un movimiento de rotación en la corona, crear por reacción un movimiento de traslación de esta y con una transmisión del esfuerzo prácticamente sin rozamiento.

La invención puede aplicarse a todos los tipos de conjuntos mecánicos en los que sea necesario transformar un movimiento de rotación en traslación con una desmultiplicación grande y un rendimiento importante.

A título comparativo, el rendimiento del dispositivo según la invención es mucho mejor que el de todos los sistemas del tipo de husillo/tuerca o husillo de bolas.

De la misma manera, el precio del dispositivo según la invención es mucho menor que el de cualquier sistema del tipo de husillo de bolas.

Claims (14)

1. Dispositivo mecánico de transmisión (1) de un movimiento de rotación en traslación que comprende un primer elemento, que constituye un cubo (2) de longitud axial LM que comprende una superficie periférica exterior (21) provista de un filete (212) que se extiende substancialmente en toda la longitud LM, y un segundo elemento, coaxial con el primer elemento, que constituye una corona (3) de longitud axial LC, inferior a LM, que comprende una superficie periférica interior (32) provista igualmente de un filete (322) que se extiende substancialmente en toda la longitud LC, al menos tres terceros elementos (4) idénticos que están adaptados de modo que permiten que la corona efectúe un movimiento helicoidal respecto al cubo, caracterizado porque cada uno de los elementos primero (2) y segundo (3) comprende una pluralidad de ranuras (211, 321) axiales que se extienden substancialmente en toda la longitud LM, LC respectivamente, equidistantes unas de otras y distribuidas regularmente en toda la periferia exterior e interior, respectivamente, formando dientes (213, 323) con dichos filetes de los elementos primero y segundo, porque los tres terceros elementos constituyen satélites de longitud axial LS, inferior a LC, que comprenden una superficie periférica exterior provista de un filete que se extiende substancialmente en toda la longitud LS y que comprenden, cada uno, cavidades (41) equidistantes unas de otras y distribuidas regularmente en la periferia exterior y de forma al menos complementaria a la de los dientes de dichos elementos primero y segundo, y porque al menos un ángulo de la hélice de los filetes no es nulo, de modo que los satélites son autoguiados en toda la longitud LM permaneciendo espaciados angularmente con los mismos valores de ángulo \theta y comunican a la corona un movimiento de traslación respecto al cubo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo del filete del cubo es inverso respecto al del filete de la corona.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el ángulo del filete de cada uno de los satélites es nulo.

4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ángulo del filete del cubo, de la corona y de los satélites, respectivamente, son idénticos.

5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los diámetros primitivos de la corona (3), del cubo (2) y de los satélites (4) son múltiplos de valor entero.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque la relación existente entre el diámetro de la corona y el de los satélites es igual a 5.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la relación existente entre el diámetro del cubo y el de los satélites es igual a 3.

8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende juntas montadas a una y otra parte de la corona y adaptadas de modo que hacen completamente estanco el espacio comprendido entre el cubo y la corona en el que están montados los satélites.

9. Dispositivo de mando de desembrague, tal como un embrague de fricción, que comprende un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cubo comprende dos patas de fijación al cárter de embrague y porque un cojinete de desembrague (5), de diámetro sensiblemente igual al de la corona, está montado coaxialmente con el cubo en el extremo de este.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque la corona (3) comprende en su periferia una línea de dentado adaptada de modo que sea puesta en rotación mediante un tornillo sin fin montado en la extremidad de un árbol de salida (71) de un motor eléctrico (7).

11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el motor eléctrico está fijado al cárter de embrague.

12. Dispositivo según la reivindicación 9 en combinación con la reivindicación 11, caracterizado porque la corona comprende en su periferia una ranura helicoidal adaptada de modo que se enrolle una extremidad de un cable fijada a la corona y cuya otra extremidad está adaptada de modo que sea enrollada en una ranura helicoidal practicada en el extremo del árbol de salida del motor eléctrico.

13. Embrague de fricción del tipo de tiro o de empuje, que comprende un dispositivo de mando de desembrague según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12.

14. Vehículo automóvil que comprende un embrague de fricción según la reivindicación 13.