ES2259857B1 - Motor hidraulico de gran par. - Google Patents

Abstract

Motor hidráulico de gran par. Consiste en una carcasa cilíndrica (4) con varios cilindros hidráulicos (1) accionados por un distribuidor, cuyos vástagos llevan anclados sendos dispositivos de trinquete (2) para atacar a los dientes de una corona dentada (3) calada en un eje (5) o árbol de salida del motor. El distribuidor (23) está constituido por una pared cilíndrica solidaria a uno de los laterales de la corona dentada (3) y está provisto de ranuras (24) anularmente alineadas para pisar o no al rodillo seguidor (22) de unos pilotos de mando (18) en comunicación con el respectivo cilindro hidráulico (1). Unos cilíndricos hidráulicos (1) ejecutan su carrera de avance para producir el giro a la corona dentada (3) y otros están en la fase de retroceso.

Description

Motor hidráulico de gran par.

Objeto de la invención

La presente de invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un motor hidráulico de gran par, obteniéndose el movimiento giratorio mediante la acción de varios cilindros hidráulicos que actúan sobre una corona dentada comandados por un distribuidor y efectuando movimientos de avance y retroceso atacando sobre los dientes de la corona. El giro de ésta se transmite al eje del motor.

La velocidad del motor hidráulico será muy lenta, pero podrá ser variada mediante un regulador de caudal instalado en el circuito de presión. Ese tipo de motor está especialmente indicado para el accionamiento de maquinaria que necesita poca velocidad de giro y un gran par.

Descripción de la invención

En líneas generales, el motor hidráulico de gran par, objeto de la invención, se constituye a partir de una carcasa cilíndrica cuyas bases están constituidas por robustos discos metálicos a los que se suelda una chapa envolvente que constituye la superficie lateral de la carcasa. En el interior de esta carcasa se encuentra una corona dentada solidaria a un eje robusto, soportado entre cojinetes y que se prolonga al exterior por una de las bases materializando el eje de salida del motor, con perfil estriado.

Esta carcasa permanece fija al ser solidaria al bastidor de la máquina.

Una de las bases de la carcasa quedará cerrada por una tapa ciega, en tanto que la otra base, por la que sale el eje o árbol del motor, dispone de otra tapa con el correspondiente orificio axial de salida del eje y donde se encuentra un retén o junta tórica para mantener estanco el interior de la carcasa para definir un cárter que se llena de aceite para lubricar todos los elementos móviles, como veremos en lo que sigue.

La rueda dentada está materializada por un disco de chapa con una serie de dientes tallados, con un diámetro primitivo y número de dientes dimensionado de forma que con los desplazamientos de los cilindros hidráulicos que atacan sobre los dientes, se obtengan unos ciclos de empuje y retroceso adecuados. Estos cilindros hidráulicos se encuentran uniformemente distribuidos en sentido angular en el interior de la carcasa y en el mismo plano de la rueda dentada, teniendo un ligero movimiento angular de oscilación durante sus carreras de avance y retroceso, ayudados por un dispositivo de trinquete asistido por un resorte que mantiene el contacto con el perfil del diente. Durante la carrera de avance el bulón transversal en el que se remata el extremo activo del vástago del cilindro ataca en el fondo mecanizado del diente, y durante la carrera de retroceso lo hace sobre el flanco del mismo hasta que sobrepasa otro diente y vuelve a realizar así otra carrera de avance. Se suma la acción de todos los cilindros hidráulicos instalados, aunque se controla las carreras de avance y retroceso de los mismos para que su acción no sea simultánea, realizando así unos la carrera de avance y otros la de retroceso para optimizar la uniformidad en el giro.

El accionamiento de los cilindros se lleva a cabo mediante respectivos pilotos de mando que se encuentran también acoplados en el interior de la carcasa, en disposición radial y materializados por una carcasa fija y un carrete desplazable, provisto en su extremo activo de un rodillo seguidor de un elemento distribuidor solidario de la corona dentada. Este distribuidor está materializado por una pared cilíndrica coaxial a ella y dispuesto en uno de sus laterales, sobre cuya periferia cilíndrica apoyan los rodillos seguidores de los pilotos de mando.

La carcasa de cada piloto de mando incluye tres cámaras anulares: una de entrada de aceite y las otras dos comunicadas respectivamente con los circuitos de presión y de retorno. El carrete es desplazable axialmente, está asistido por un resorte axial que le mantiene impulsado hacia el distribuidor y posee los conductos interior para comunicar con el circuito de presión o el de retorno, dependiendo de su posición axial. Para evitar el giro del carrete puesto que el rodillo seguidor ha de mantener su eje paralelo al del distribuidor, presenta un cuello facetado, o de sección cuadrada con este fin.

Cada uno de los cilindros hidráulicos queda vinculado al respectivo piloto de mando, mediante latiguillos flexibles para absorber así las oscilaciones a las que se ve sometido cada uno de los cilindros por el mecanismo de trinquete cuyo bulón de ataque contacta en todo momento con el perfil dentado de la corona.

Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Es una vista seccionada por un plano diametral pasante por el eje de salida del motor hidráulico de gran par, objeto de la invención. Se incluye un detalle de la sección del eje o árbol motor.

Figura 2.- Es una vista parcial en alzado lateral, de lo mostrado en la figura 1.

Figura 3.- Es una vista seccionada por un plano diametral, de uno de los pilotos de mando, en la posición en que queda cerrado el circuito de presión y abierto el de retorno.

Figura 4.- Es una vista frontal del elemento distribuidor de la posición de los pilotos de mando vinculados a cada uno de los cilindros hidráulicos de accionamiento.

Figura 5.- Es una vista esquemática en sección, de la posición relativa del vástago del mando piloto contactando a través del rodillo seguidor, con la pared cilíndrica del distribuidor.

Descripción de la forma de realización preferida

Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, podemos ver cómo en este ejemplo de realización el motor hidráulico de gran par, que la invención propone, es accionado por cuatro cilindros hidráulicos (1) desfasados 90°, de los que sólo se ve uno en la figura 2. Sus émbolos están rematados en sendos dispositivos de trinquete (2), atacando sobre los dientes de la corona dentada (3) que se encuentra ubicada en el interior de la carcasa fija (4), estando calada dicha corona dentada 3 en el robusto eje o árbol de salida (5) del motor.

El eje (5) se encuentra montado en las paredes circulares de la carcasa cilíndrica (4), a través de cojinetes (6) y tapas de cierre extremas (7) y (8). La tapa (8) ubicada en el lado de salida del eje (5) incluye una tórica (9) ó junta de hermeticidad para que el interior de la carcasa (4) pueda ser llenado de aceite lubricante. La tapa posterior (7) cierra también herméticamente por intermedio de una junta plana en su superficie anular frontal de contacto con la pared o base circular de la carcasa, al igual que también lo hace la tapa (8).

El dispositivo de trinquete (2) que asiste a cada uno de los cilindros hidráulicos (1), está determinado por el soporte de sección en "U" de ramas laterales (10) y tramo de unión de las mismas (11), asegurado al extremo roscado del vástago (12) y que posee en el extremo distal el bulón transversal (13) tendido entre las ramas (10), siendo este bulón (13) el que ataca sobre el perfil del diente de la corona dentada (3) y concretamente en el asiento cilíndrico (14) correspondiente con el diámetro del bulón de ataque (13).

Durante la carrera de avance del cilindro hidráulico (1) se desplaza angularmente en el sentido antihorario según la figura 2, la corona dentada (3) y con ella el eje de salida (5) del motor. Durante la carrera de retroceso de los cilindros (1), el bulón de ataque (13) desliza sobre el flanco recto (15) del diente, hasta que cae sobre el diente siguiente para después iniciar otra nueva carrera de avance, pudiendo tener lugar este movimiento diente a diente, o saltando dos o más de ellos.

Cada uno de estos cilindros hidráulicos (1) se encuentra anclado por el extremo de su carcasa, al respectivo bulón (16) solidario a las paredes de la carcasa cilíndrica (4) del motor, conexión ésta que es articulada para permitir el movimiento oscilante del vástago (12) debido a los desplazamientos laterales del bulón de ataque (13) siguiendo el perfil de los dientes de la corona dentada (3). Para evitar un funcionamiento incorrecto es por lo que existe el resorte (17) integrante del dispositivo de trinquete (2) que mantiene al bulón (13) presionado contra el perfil del diente.

El muelle (17) del dispositivo de trinquete (2), es un muelle fuerte ya que el cilindro hidráulico que ocupa la posición inferior, de los cuatro existentes, tiene que tener fuerza para vencer el propio peso del trinquete y cilindro (1), más un remanente para acoplar a presión el trinquete (2) contra la rueda dentada (3). Para cumplir eficazmente esta misión, estará montado sobre dos puntos giratorios para que el muelle no tenga ningún esfuerzo lateral.

Como hemos dicho anteriormente, el accionamiento de los cilindros hidráulicos (1) en el momento adecuado y compensado para que actúen de forma controlada atacando la corona dentada (3), se lleva a cabo mediante respectivos pilotos de mando, uno de los cuales se ve mostrado en la figura 2 y referenciado en general con el número (18). En la figura 3 se ve la estructura interna de dicho piloto de mando
(18).

Los pilotos de mando (18) ocupan una posición radial en el interior de la carcasa (4) del motor y están vinculados al respectivo cilindro hidráulico (1) mediante respectivos latiguillos flexibles (19), comandando la actuación de los cilindros hidráulicos (1) de simple efecto, dependiendo de la posición axial en que se encuentra su carrete (20) ó vástago que se desplaza axialmente respecto de la carcasa envolvente (21) del mismo, la cual está fija. El extremo radialmente más próximo al eje de salida (5) del motor, se remata en el rodillo seguidor (22) que rueda por la periferia externa de la pared cilíndrica (23) que constituye el distribuidor que da paso o corta la circulación de aceite a presión, según que dicho rodillo seguidor (22) encuentre o no los ranurados (24) practicados en dirección anular, como se observa en la figura (4). El distribuidor (23) incluye también la pared anular (25) provista de orificios (26) para su anclaje mediante tornillos a la corona dentada (3), como se observa en la figura 1.

Haciendo ahora especial referencia a la figura 3 donde se muestra una sección longitudinal del piloto de mando (18), el carrete o vástago (20) es de sección circular, al igual que el ámina de la carcasa (21), pero incluye en su extremo libre una porción de sección cuadrada (27) para evitar su giro. La referencia (28) designa el resorte que asiste al carrete (20) para que el rodillo seguidor (22) contacte constantemente con la pared cilíndrica del distribuidor (23) y entre y salga de las discontinuidades que determinan los ranurados arqueados (24) de la superficie.

En la carcasa (21) del piloto de mando (18) se configuran las cámaras anulares (29), (30) y (31) vinculadas respectivamente a la entrada de aceite (32), comunicación con el circuito de retorno (33) y con el circuito de presión (34). El carrete o vástago (20) del piloto de mando (18) incluye las galerías (35) y o (36) para derivar el aceite hacia la línea de presión o de retorno.

En la figura 3, la tapa superior de la carcasa (21) está referenciada con el número (37) y tiene contorno cuadrangular al igual que el de la propia carcasa (21), pero su orificio de paso del carrete o vástago (20) es de contorno cuadrangular ajustado al del cuello (27) del carrete.

En esta misma figura 3 se ha representado el momento en el que el carrete (20) está pisado y por tanto el rodillo seguidor (22) presionando contra la periferia cilíndrica del distribuidor (23), estando abierto el circuito de retorno y cerrado el circuito de presión. Cuando el distribuidor (23) deja de pisar el carrete (22), éste desciende empujado por el resorte (28) abriendo el circuito de presión y cerrando el circuito de retorno. Las tomas de los conductos de presión y de retorno, a través de la carcasa (4) del motor para proporcionar la entrada y retorno de los diferentes pilotos de mando (18), lo hacen a través de tomas estancas con oportunas juntas de estanqueidad.

En un ejemplo de realización concreto, el desplazamiento de los cilindros hidráulicos (1) es de unos 50 mm; están situados a 90° de separación angular entre ellos; el distribuidor (23) acciona los cuatro pilotos de mando (18), de forma que siempre están empujando tres de los cuatro cilindros y el cuarto está retrocediendo hasta que el distribuidor (23) accione el cuarto piloto de mando (18) y entre este cilindro en carga. En este momento el tercer cilindro entrará en fase de retroceso hasta que el distribuidor accione el tercer piloto de mando (18) y vuelva a poner en carga este cilindro (1), y así sucesivamente el distribuidor (23) irá accionando los diferentes pilotos de mando (18) de forma secuencial, haciendo que vayan tomando la carga del empuje que será transmitida a la corona dentada (3) para hacer girar el eje (5) del
motor.

El distribuidor (23) acciona los pilotos de mando (18) de tal forma que por lo menos dos cilindros hidráulicos (1) estén siempre trabajando y los otros dos estén retrocediendo, en este ejemplo de realización. Con una buena regulación se podría conseguir que tres estuvieran en carga y uno solo retrocediendo, como hemos indicado anteriormente.

Aunque la explicación se ha basado en la existencia de cuatro cilindros hidráulicos y por tanto cuatro pilotos de mando, se pueden instalar desde dos unidades hasta un número indefinido, teniendo unas dimensiones dependiendo de la potencia a conseguir. La rueda dentada (3) que en el ejemplo de realización mostrado en las figuras posee doce dientes, puede también tener otro número distinto de ellos según las necesidades a que se destine el motor.

El accionamiento del motor se realizará mediante un grupo de presión de aceite de las dimensiones adecuadas.

Claims (6)

1. Motor hidráulico de gran par, caracterizado porque está constituido por una carcasa cilíndrica (4) fija, con varios cilindros hidráulicos (1) ubicados en su interior y uniformemente distribuidos en sentido angular, los cuales están asistidos por sendos dispositivos de trinquete (2) y que accionan tangencialmente a una rueda dentada (3) que trasmite el giro al eje (5) del motor, atacando directamente sobre el perfil del diente, existiendo otros tantos pilotos de mando (18) activados por un distribuidor (23) para que realicen su carrera de avance un determinado número de ellos, en tanto que el resto efectúa la carrera de retroceso, variándose la velocidad del motor con un regulador de caudal instalado en el circuito de presión.

2. Motor hidráulico de gran par, según reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa (4) del motor, incluye axialmente los soportes de cojinete (6) de apoyo del eje de salida (5) del motor, con retenes o tóricas de sellado (9) para su llenado de aceite, contando con bulones (16) periféricos de dirección axial para la conexión articulada de los cilindros hidráulicos (1).

3. Motor hidráulico de gran par, según reivindicación 1, caracterizado porque la rueda dentada (3) tiene en la base del diente un rebaje mecanizado arqueado de asiento de un bulón transversal (13) solidario al extremo de un soporte en "U" constitutivo del dispositivo de trinquete (2), anclado al vástago del cilindro hidráulico (1) correspondiente, estando asistido el soporte en "U" por un resorte (17) que presiona al bulón transversal (13) contra el perfil del diente.

4. Motor hidráulico de gran par, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el distribuidor (23) está materializado por una pared cilíndrica coaxial a la corona dentada (3) y solidaria a una de sus caras, provista de ranurados (24) en dirección anular, sobre la que apoya un rodillo seguidor (22) montado al extremo del carrete o vástago (20) de los pilotos de mando (18), siendo así presionado o liberado dicho carrete o émbolo (20) para que se envíe el aceite hacia el circuito de presión o al circuito de retorno.

5. Motor hidráulico de gran par, según reivindicación 1, caracterizado porque el piloto de mando (18) de cada cilindro hidráulico (1), está constituido por un carrete cilíndrico (20) desplazable axialmente en una carcasa envolvente (21) de periferia prismática con tres cámaras anulares (29, 30, 31): una central (29) de entrada del aceite y otras colaterales (30, 31) comunicadas con los circuitos de presión y retorno dependiendo de la posición del carrete, estando el rodillo seguidor (22) acoplado a un extremo facetado del carrete (20) y su extremo opuesto asistido por un resorte empujador (28).

6. Motor hidráulico de gran par, según reivindicación 1, caracterizado porque cada cilindro hidráulico (1), de simple efecto, está comunicado con el respectivo piloto de mando (18) a través de un latiguillo flexible (19) para absorber las desviaciones angulares del cilindro durante sus carreras de avance y retroceso.