ES2314998T3 - Engranaje de conos y anilklo de friccion. - Google Patents

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    • F16H57/0469Bearings or seals

Abstract

La transmisión de anillo de fricción cónico especialmente para motores de combustión interna tiene dos ruedas de fricción cónicas conectadas activamente por un dispositivo de fricción con el cual se aplica un par. La transmisión tiene al menos dos ruedas de fricción cónicas (2, 3) montadas en oposición sobre ejes paralelos y conectadas por un dispositivo de fricción (4) en el que se aplica un para con un componente que es perpendicular a un plano que pasa a través de los dos ejes. El par está condicionado por fuerzas aplicadas por las ruedas de fricción cónicas sobre el dispositivo de fricción. La invención se refiere también a un procedimiento para regular la relación de transmisión donde la posición rotatoria de los elementos e fricción se utiliza como elemento de ajuste.

Description

Engranaje de conos y anillo de fricción.
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La invención se refiere a un engranaje de conos y anillo de fricción con al menos dos ruedas cónicas de fricción, contrapuestas entre sí y dispuestas sobre ejes paralelos, y un dispositivo de fricción con unión de accionamiento con ambas ruedas cónicas de fricción. Además, se publica un procedimiento para la regulación de la relación de transmisión en un engranaje cónico.
Este tipo de engranajes de anillo cónico de fricción son conocidos, por ejemplo, del documento DE 513 390 C, el cual configura el estado más próximo de la técnica, y de los documentos DE 195 42 726 A1 y EP 0 657 663 A1. Se observa que en esos engranajes de anillo cónico de fricción no puede garantizarse un funcionamiento suave.
Estos engranajes tienden más bien a originar vibraciones incontroladas e incontrolables, especialmente en relación con motores de combustión.
El objetivo de la presente invención es poner a disposición un engranaje de conos y anillo de fricción del género expuesto, en el cual se reduzca el peligro de la aparición de vibraciones incontrolables.
Como solución se propone un engranaje de conos y anillo de fricción con las características de la reivindicación principal.
El engranaje de conos y anillo de fricción comprende aquí al menos dos ruedas cónicas de fricción, contrapuestas entre sí y dispuestas sobre ejes paralelos y un dispositivo de fricción con unión de accionamiento con ambas ruedas cónicas de fricción, en el cual sobre el dispositivo de fricción actúa un momento de giro con un componente que está situado de forma perpendicular a un plano colocado en los dos ejes de los conos de fricción. El dispositivo de fricción es desplazable mediante una guía a lo largo de las ruedas cónicas de fricción, y está configurado de tal forma que es comprimid con un momento de giro en contra de la guía.
A través de una disposición de éste tipo puede minimizarse el riesgo de una vibración del dispositivo de fricción, o bien reducirlo a "cero", ya que el dispositivo de fricción está sometido a una tensión. De esta forma, una holgura en la guía, siempre existente, no tiene ninguna influencia, ya que el dispositivo de fricción se apoya sobre un lado de la guía, y es mantenido en esa posición a través del momento de giro.
De forma ventajosa, el momento de giro es condicionado a través de las fuerzas ejercidas por las ruedas cónicas de fricción sobre el dispositivo de fricción. De esta forma, el dispositivo de fricción se apoya sobre la guía de forma proporcional a la fuerza que actúa sobre el dispositivo de fricción.
Una configuración de este tipo es adecuada especialmente para engranajes de anillo cónico de fricción en los que el dispositivo de fricción está situado entre las ruedas cónicas de fricción. A través de ello se posibilita por una parte que se garantice una holgura suficiente para el guiado del dispositivo de fricción, y a pesar de ello se estabilice el dispositivo de fricción. Por otra parte, este dispositivo posibilita, como hasta ahora, que el dispositivo de fricción sea guiado a lo largo de las dos ruedas cónicas de fricción a través del desplazamiento alrededor de un eje de giro.
Una configuración concreta puede realizarse al estar colocado el dispositivo de fricción entre las ruedas cónicas de fricción, y presente una primera zona de contacto que ruede sobre una primera rueda de las dos ruedas cónicas de fricción, y una segunda zona de contacto que ruede sobre la segunda rueda de las dos ruedas cónicas de fricción, estando situadas las dos zonas de contacto de forma desplazada en relación a un plano de rotación del dispositivo de fricción. En este caso, bajo la denominación de zona de contacto se entiende cada zona geométrica del dispositivo de fricción que ruede sobre una rueda cónica de fricción. Se comprende que las zonas de contacto pueden estar sometidas a una ligera alteración durante el funcionamiento del engranaje de conos y anillo de fricción. Bajo el concepto de un plano de rotación se comprende, según la invención, que es un plano que está situado de forma perpendicular a un eje de rotación del dispositivo de fricción. El concepto de una disposición desplazada determina que las dos zonas de contacto está distanciadas de forma distinta de un plano de rotación de ese tipo.
A través de una disposición desplazada de este tipo de las dos zonas de contacto respecto a un plano de rotación, se transmite un momento de giro sobre el dispositivo de fricción a través de las ruedas cónicas de fricción que están apoyadas sobre las zonas de contacto. La guía necesita entonces solamente estar configurada de tal forma que ese momento de giro oprima al dispositivo de fricción contra la guía.
En una disposición montada de forma relativamente poco complicada, el dispositivo de fricción puede comprender un anillo de fricción que contenga al menos una superficie de contacto colocada radialmente en la parte exterior, y una superficie de contacto colocada radialmente en la parte interior, rodando cada una de las superficies de contacto respectivamente sobre una de las ruedas cónicas de fricción. Si las dos superficies de contacto se colocan de forma desplazada desde el punto de vista de un plano de un anillo, la consecuencia es un momento de giro según la invención.
El dispositivo de fricción puede estar guiado en una guía que contenga un cojinete de deslizamiento entre el dispositivo de fricción y la guía. A través de una disposición de ese tipo se garantiza, de forma sorprendente, una marcha suave del anillo de fricción, aunque en las disposiciones según la invención se dispone sólamente de poco, o de ningún agente lubrificante para un guiado del dispositivo de fricción. Aunque una guía de ese tipo, que contiene un cojinete de deslizamiento, puede suavizar también de forma ventajosa el funcionamiento del dispositivo de fricción, independientemente de las demás características del engranaje de conos y anillo de fricción. Las ventajas de esta guía se acumulan, no obstante, con un momento de giro oprimido contra la guía, hasta un funcionamiento especialmente uniforme del dispositivo de fricción.
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Dado que el dispositivo de fricción está fijado normalmente a través de las ruedas cónicas de fricción, debería ser suficiente con guiar el dispositivo de fricción sólamente a través de dos puntos de guiado. No obstante, se ha visto sorprendentemente que, en el caso de un guiado mediante tres puntos de guiado, estando previsto en ese punto un rodamiento o un cojinete de deslizamiento, puede reducirse considerablemente una tendencia a la vibración. Esto tiene lugar especialmente cuando se trata, en el caso de el dispositivo de fricción, de un anillo de fricción, el cual está colocado entre las ruedas de fricción. Este anillo de fricción sólamente puede girar alrededor de su eje vertical, de forma que debería bastar con un guiado mediante uno, o como máximo dos puntos de guiado. No obstante, una tendencia del anillo a la vibración no puede reducirse únicamente a través de esto, sino que ese es el caso sólamente con tres puntos de guiado. En este caso tiene lugar una reducción de esa tendencia a la vibración independientemente del resto de las características del engranaje de anillos cónicos de fricción, pudiendose reducir aún más la tendencia a la vibración a través de un momento de giro que actúe en contra de la guía.
El dispositivo de fricción está guiado mediante un carro desplazable a lo largo de al menos una barra de guiado, estando guiado el carro en la barra a través de una guía lineal de bolas. Aquí puede servir como guía lineal de bolas cualquier guía de rodillos en la que tenga lugar un guiado axial mediante bolas circulantes. Puede utilizarse especialmente un casquillo de bolas. A través de un apoyo de este tipo del carro, el cual está guiado en el estado de la técnica a lo largo de la barra de guiado mediante un cojinete de deslizamiento, puede guiarse de forma todavía más estable el dispositivo de fricción, y especialmente un anillo de fricción que haga el papel de dispositivo de fricción. Una disposición de ese tipo es especialmente apropiada para engranajes de anillos cónicos de fricción, en los cuales el apoyo del anillo de fricción tenga lugar a través del alojamiento alrededor de un eje de giro, especialmente a través del apoyo alrededor de barras de guiado que sostienen a un carro que guía al anillo de fricción. En una sujeción de ese tipo, las fuerzas para el alojamiento del anillo de fricción, o bien del dispositivo de fricción, se mueven desde las ruedas cónicas de fricción, no estando accionado el carro en sí por sí mismo. En una disposición de ese tipo puede garantizarse de esa forma un funcionamiento especialmente suave y uniforme del dispositivo de fricción, especialmente cuando el mismo está apoyado a lo largo de las ruedas cónicas de fricción. Una disposición de ese tipo sirve también para una estabilización de la guía del dispositivo de fricción, independientemente de las restantes características del engranaje de anillos cónicos de fricción.
A fin de estabilizar todavía más ese guiado, puede estar perfilada al menos una barra de guiado. Aunque una medida de ese tipo actúa directamente sobre el guiado del dispositivo de fricción, se ha demostrado no obstante que esa medida reduce un peligro de vibración sobre el conjunto de la disposición, y con ello también el peligro de una vibración del anillo de fricción. La barra de guiado puede estar configurada preferentemente en su perfil con forma de I o cuadrada. Se comprende que un perfilado de ese tipo sirve también de forma ventajosa, independientemente de un guiado lineal a bolas del carro sobre la barra de guiado, para una estabilización del conjunto de la disposición.
La barra de guiado puede estar sujeta a un bastidor de ajuste de chapa, fundición de aluminio inyectado o material sintético, especialmente material sintético de alto rendimiento. A través de una disposición de ese tipo se posibilita una reducción del peso. Además de ello se consigue una simplificación considerable en la fabricación, ya que una pieza compuesta de estos materiales necesita sólamente ser conformada o deformada correspondientemente. La utilización de un bastidor de ajuste de ese tipo es ventajosa por sí misma para conseguir una correspondiente reducción en el peso y en los costes de fabricación. Especialmente en relación con el guiado lineal a bolas, anteriormente descrito, o bien con una barra perfilada de guiado, un bastidor de ajuste de ese tipo se demuestra como ventajoso, ya que, en el caso de una disposición de ese tipo, el propio carro posibilita una estabilización de las barras de guiado, de forma que la guía del conjunto de la disposición es suficientemente estable, aún con el bastidor de ajuste hecho de chapa.
El bastidor de ajuste puede ser accionado a través de un motor lineal o a través de un motor rotatorio. El guiado robusto del dispositivo de fricción posibilita, junto al hecho de que el dispositivo de fricción ha de girarse solamente alrededor de un eje de giro a fin de que se desplace a lo largo de las ruedas cónicas de fricción, la utilización de un motor con una potencia relativamente más pequeña. Esto se refiere especialmente a los motores lineales, así como as los motores rotatorios de precio asequible. Una disposición de ese tipo posibilita el prescindir de mecanismos de ajuste con accionamiento hidráulico, a través de lo que un engranaje de anillos cónicos de fricción de esta clase se fabrica también con costes asequibles, independientemente de sus otras características.
Las vibraciones no deseadas en un engranaje de anillos cónicos de fricción del género expuesto pueden evitarse también al colocar al menos una de las ruedas cónicas de fricción sobre un árbol, el cual está en contacto con la rueda cónica a través de una zona continua de contacto.
La zona continua de contacto garantiza un apoyo estable de la rueda cónica de fricción sobre el árbol, de forma que se reduce el riesgo de vibraciones no deseadas a través de un apoyo insuficiente de la rueda cónica de fricción sobre el árbol. Una disposición de ese tipo posibilita especialmente el utilizar para la rueda cónica de fricción un material más barato y menos robusto, sin que aparezca una sensible disminución de las calidades de funcionamiento, y con ello el riesgo de vibraciones.
En el caso de engranajes de anillos cónicos de fricción del género expuesto y especialmente pequeños, ambas ruedas cónicas de fricción pueden presentar árboles, o bien pernos de apoyo configurados en una sola pieza con los mismos. Esto garantiza asimismo un apoyo estable de las ruedas cónicas de fricción, de forma que pueden ser evitadas las vibraciones no deseadas.
En el caso de disposiciones de ese tipo, la estabilidad puede incrementarse además al configurar la rueda cónica de fricción en forma maciza.
Las disposiciones anteriormente descritas posibilitan adicionalmente el que pueda aplicarse a través de las ruedas cónicas de fricción una fuerza suficientemente elevada sobre el dispositivo de fricción, a fin de garantizar una tranmisión suficiente de potencia.
Es también posible especialmente el conformar una de las ruedas cónicas de fricción en acero. Esto garantiza por una parte una elasticidad propia adecuada de la rueda cónica de fricción cuando interacciona con el dispositivo de fricción. Por otra parte, el acero es relaticamente barato. La necesaria estabilidad puede ser garantizada a través de las variaciones de configuración descritas anteriormente. Por otra parte se entiende, no obstante, que una rueda cónica de fricción de acero es ventajosa también independientemente del resto de las características del engranaje de anillos cónicos de fricción.
Al contrario de ésto, el dispositivo de fricción puede presentar una superficie de cerámica. A través de ello pueden garantizarse, de forma ventajosa en el coste, características de fricción ventajosas entre las ruedas cónicas de fricción y el dispositivo de fricción. El dispositivo de fricción puede contener especialmente un anillo de fricción de cerámica.
En relación especialmente con la disposición descrita anteriormente, puede estar previsto un fluido de tracción, el cual es responsable fundamentalmente del rozamiento entre el dispositivo de fricción y las ruedas cónicas de fricción. Esto significa que el fluido de tracción es elegido de tal forma que el rozamiento entre el dispositivo de fricción y las ruedas cónicas de fricción es mayor cuando se utilice el fluido que sin él. El fluido de tracción puede comprender especialmente polvo de diamante, o bien otras partículas sólidas. La utilización de un fluido de tracción de ese tipo es ventajosa también independientemente del resto de las características del engranaje de anillos cónicos de
fricción.
Especialmente en relación con la utilización de un fluido de tracción, los rodamientos de las ruedas cónicas de fricción pueden estar empaquetados contra un recinto que englobe a las ruedas cónicas de fricción. A través de esto se evita que los cojinetes entren en contacto con el fluido de tracción, y sean afectados con ello en sus características de funcionamiento. Una disposición de ése tipo posibilita en primer lugar la utilización de un fluido de tracción, el cual puede salpicar libremente en el recinto que contiene a las ruedas cónicas de fricción. Por lo tanto, con una disposición de ése tipo es posible en principio el prever una balsa de fluido de tracción en la zona inferior del recinto que contiene a las ruedas cónicas de fricción, y garantizar una distribución del fluido de tracción a través del movimiento de giro de la rueda cónica de fricción inferior, que está sumergida en la balsa de fluido de tracción. Las disposiciones conocidas no permitían un fluido de tracción de ese tipo, que se distribuye de forma fragmentada.
Además, el empaquetamiento de los cojinetes de las ruedas cónicas de fricción respecto al recinto que contiene a las ruedas cónicas de fricción posibilita el que varios cojinetes estén sometidos a una lubricación conjunta.
Por lo tanto, los cojinetes previstos en un lado del recinto de las ruedas cónicas de fricción pueden estar dispuestos en recintos de cojinetes unidos entre sí. La lubrificación conjunta tiene ligar entonces a través de la unión de esos recintos de cojinetes. Se entiende aquí que esos recintos de cojinetes pueden ser partes de un recinto mayor, previsto junto al recinto de las ruedas cónicas de fricción.
Asímismo, al menos dos cojinetes, previstos en distintos lados del recinto de las ruedas cónicas de fricción, pueden estar dispuestos en recintos de cojinetes unidos entre sí. Esto puede tener lugar a través de los correspondientes conductos para los medios de lubricación.
De esta manera es posible, en conjunto, el prever un circuito de lubricante para todos los cojinetes que soporten a las ruedas cónicas de fricción. Esta disposición posibilita especialmente, al contrario de los conocidos engranajes de anillos cónicos de fricción, el utilizar un medio lubricante elegido únicamente para los cojinetes, el cual puede ser escogido independientemente del fluido que se utilice en el recinto de las ruedas cónicas de fricción.
Se comprende que una configuración de ese tipo de los recintos de cojinetes es ventajosa también independientemente de la utilización de un fluido de tracción, o bien independientemente de las otras características del engranaje de anillos cónicos de fricción.
La disposición descrita anteriormente con recintos conjuntos de los cojinetes se muestra especialmente ventajosa cuando el engranaje de anillos cónicos de fricción presenta al menos un rodamiento de rodillos cónicos. Como es sabido, los rodamientos de rodillos cónicos generan una sobrepresión sobre el tronco cónico, la cual es tan grande que en ése lado no podría ser previsto un empaquetamiento del rodamiento de rodillos cónicos, porque un sellado de este tipo estallaría con la presión allí generada.
Si se prevé, sin embargo, un recinto colector entre ese empaquetamiento y el rodamiento de rodillos cónicos, del cual parta al menos una tubería de alimentación de lubricante hacia otro cojinete, esa presión puede servir para el desplazamiento del lubricante.
De esta manera puede ser realizado un circuito de lubricante, que funcione sin una bomba lubrificante adicional, o algo similar.
Hacia el extremo cónico del rodamiento de rodillos cónicos puede preverse además un depósito de decantación del lubricante, del cual el rodamiento de rodillos cónicos extraiga en lubricante. Este depósito de decantación del lubricante puede estar conectado a otro cojinete mediante un conducto de realimentación correspondiente.
La utilización de un rodamiento de rodillos cónicos para el transporte del lubricante, en especial para otros cojinetes de una disposición mecánica, es también utilizable de manera beneficiosa independientemente de todas las características anteriormente citadas. A través de ello se garantiza sobre todo un transporte especialmente fiable del lubricante, el cual es muy sencillo de realizar constructivamente.
Al menos una rueda cónica de fricción puede presentar un rodamiento oscilante de rodillos. Mediante ello se incrementa la suavidad de giro, así como el par de giro transmitido por el engranaje de conos y anillo de fricción, puesto que un apoyo de este tipo posibilita cargar las dos ruedas cónicas de fricción así como el dispositivo de fricción hasta una flexión de las ruedas cónicas de fricción, o bien de los árboles de apoyo de las ruedas cónicas de fricción. Incluso bajo una carga elevada de este tipo puede garantizarse un funcionamiento seguro y estable del engranaje de anillos cónicos de fricción.
Además, puede apoyarse como mínimo una rueda cónica de fricción por medio de un cojinete que actúe axialmente, el cual está dispuesto de forma móvil en sentido radial. Mediante un cojinete de este tipo se pueden absorber fuerzas axiales muy elevadas, pudiendo seguir el rodamiento a una flexión en el husillo debido a la movilidad en sentido radial. Como cojinete de este tipo, pueden considerarse rodamientos de rodillos oblicuos, rodamientos axiales de rodillos cilíndricos, rodamientos axiales de bolas, rodamientos axiales de agujas, pero también rodamientos de bolas con pistas de rodadura y rodamientos oblicuos de bolas, los cuales se montarán con un correspondiente juego radial. Asimismo puede emplearse para esto un rodamiento de rodillos cónicos del estilo arriba descrito.
También es posible prever especialmente ese cojinete axial efectivo en el mismo lado de la rueda cónica de fricción que un rodamiento oscilante de rodillos. Así pueden repartirse entre ambos cojinetes los esfuerzos de rodadura correspondientes.
Se ha demostrado que resulta beneficioso cuando el dispositivo de fricción ejerce un par con un componente que actúa perpendicularmente sobre un plano formado por los ejes de fricción de ambos conos. El dispositivo de fricción puede ser desplazable a lo largo de las ruedas cónicas de fricción mediante una guía y puede ser realizado de tal manera, que presione mediante un par contra la misma. Se comprende que las características concernientes a esto son ventajosas incluso sin las restantes características de la invención, y resuelven de manera adecuada el objetivo de la invención.
Además, se publica una tecnología para la regulación de la relación de transmisión en un engranaje cónico, en la que la relación de transmisión se encuentra regulada en función de la posición relativa de un elemento de fricción giratorio, y la posición relativa del elemento de fricción puede ser modificada mediante la variación de la posición de giro respecto a un eje, aprovechando esta posición de giro del elemento de fricción como un elemento de ajuste para la regulación. A través de ello se puede garantizar una regulación muy exacta y de funcionamiento suave de la relación de transmisión.
La posición de giro del elemento de fricción puede ser modificada, por ejemplo, girando el bastidor descrito anteriormente, o bien la barra de guiado ya descrita. Para esto, como también se describe anteriormente, puede emplearse un motor.
Para aumentar la precisión de regulación, puede determinarse la posición de giro del elemento de fricción y aprovecharse como sistema de regulación. Esto sucede preferentemente a través de la utilización de la posición de giro determinada como dimensión de control, de tal modo que esa posición de giro determinada sólo sea utilizada de forma indirecta para la regulación.
Del mismo modo, puede ser determinada la posición relativa del elemento de fricción con respecto al cono y ser aprovechada para la regulación. Esto tiene lugar también preferentemente como dimensión de control. No obstante, la posición relativa determinada del elemento de fricción puede se utilizada también de manera inmediata como sistema de regulación, principalmente para procesos de cambio rápido.
A través del método de regulación descrito anteriormente se puede garantizar un funcionamiento especialmente suave del engranaje cónico. El comportamiento oscilatorio de un circuito de regulación configurado de esta forma puede ser bien controlado.
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Como magnitud de control puede ser regulada una relación de velocidad de giro entre un husillo del lado de entrada y un husillo del lado de salida del engranaje cónico. Una magnitud de control de este tipo es relativamiente sencilla de conseguir; esto puede tener lugar a través de dos cuenta revoluciones correspondientemente colocados.
Los métodos y las disposiciones descritos anteriormente son todos apropiados para mejorar la estabilidad de un engranaje cónico, o bien de un engranaje cónico de fricción. En este sentido, las características anteriormente descritas pueden mejorar en efecto la suavidad de marcha individualmente, o bien de manera independiente entre sí. La combinación de las características individuales proporcionan, no obstante, mejoras sorprendentemente altas en engranajes de este tipo, que no podrían esperarse sólamente por una mera adición de las características.
Otras ventajas, objetivos y características adicionales de la presente invención se aclaran a través de los siguientes ejemplos de ejecución según los dibujos adjuntos. En los dibujos se muestra:
Figura 1 un engranaje de conos y anillo de fricción en sección;
Figura 2 el engranaje de conos y anillo de fricción según la figura 1 a lo largo de la línea II-II de la figura 1;
Figura 3 el engranaje de conos y anillo de fricción según la figura 1 a lo largo de la línea III-III de la figura 1;
Figura 4 una vista en alzado lateral de un carro de guiado, así como un anillo de fricción guiado en ese carro de guiado para el engranaje de anillos cónicos de fricción, según la figura 1;
Figura 5 una sección a través del anillo de fricción y su corredera de guía según figura 4 a lo largo de la línea V-V de la figura 4;
Figura 6 una sección a través del anillo de fricción y su carro de guiado según figura 4, a lo largo de la línea VI-VI de la figura 4;
Figura 7 una sección a través del bastidor de ajuste del engranaje cónico de fricción según figura 1, a lo largo de la línea VII-VII de la figura 1;
Figura 8 una vista esquemática de la sección del anillo de fricción colocado entre dos ruedas cónicas de fricción del engranaje de conos y anillo de fricción, según la figura 1; y
Figura 9 una sección a través de un engranaje de conos y anillo de fricción adicional representado de la misma forma que en la figura 1.
En el engranaje cónico de fricción representado en el dibujo se disponen, en una carcasa 1, dos ruedas cónicas de fricción 2, 3 opuestas entre sí sobre ejes paralelos. Ambas ruedas cónicas de fricción 2, 3 están unidas en su acción a través de un anillo de fricción 4 que sirve de dispositivo de fricción. Este anillo de fricción 4 se desplaza entre las dos ruedas cónicas de fricción 2, 3 y está en contacto con las superficies perimetrales de estas dos ruedas cónicas de fricción 2, 3.
El anillo de fricción 4 está alojado en una guía 5, y es desplazable con la ayuda de esta guía 5. Esta guía 5 engloba a un carro 50, el cual está guiado en dos barras de guiado 51. Mientras que, como se desprende de la figura 6, el carro 50 del primer engranaje de conos y anillo de fricción está guiado en una guía de deslizamiento mediante la barra de guía 51, ese guiado se efectúa, como en el ejemplo de ejecución mostrado en la figura 9, a través de un casquillo de bolas 54. La barra de guiado del engranaje cónico de fricción mostrado en la figura 9 está perfilada en forma cuadrada.
Las dos barras de guiado 51 de ambos engranajes cónico de fricción se encuentran sujetas a un bastidor de ajuste 52. Mientras que el bastidor de ajuste 52 del engranaje cónico de fricción mostrado en la figura 9 esta acoplado directamente con las barras de guía 51, esta conexión con el engranaje de conos y anillo de fricción mostrado en las figuras 1 a 7 se efectúa de manera indirecta a través de un estribo estabilizador de unión 55 (véase la figura 7).
El bastidor de ajuste está sujeto a la carcasa 1 de forma giratoria alrededor un eje desplazable de giro 53. El desplazamiento del engranaje de conos y anillo de fricción mostrado en las figuras 1 a 7 se efectúa mediante la ayuda de un motor rotatorio 56', mientras que el bastidor de ajuste 52 del engranaje de conos y anillo de fricción mostrado en la figura 9 es dirigido mediante un motor lineal 56''.
En el engranaje de conos y anillo de fricción representado en las figuras 1 al 7 se efectúa el guiado del anillo de fricción a través de una pareja de rodillos 57 previstos en dos puntos de guiado (véanse principalmente las figuras 2 a 5). Por el contrario, en el engranaje de conos y anillo de fricción según la figura 9, el anillo de fricción 4 está guiado en una guía de deslizamiento 58. Como se desprende de manera inmediata, pueden estar previstos también más puntos de guiado en lugar de los dos puntos de guiado (véase la figura 4, o bien la figura 9).
Los dos anillos de fricción 4 de ambos engranajes de anillos cónicos de fricción representados rotan sobre un eje que está ajustado en posición paralela a los ejes de las ruedas cónicas de fricción 2, 3. También es posible, para tal fin, colocar el eje formando un ángulo. Preferentemente, el eje puede también estar previsto de forma paralela a las superficies perimetrales. Por consiguiente, los anillos de fricción 4 giran en un plano de rotación perpendicular a ése eje de rotación. En la representación esquemática según la figura 8 está representado como plano de rotación 40, a modo de ejemplo, un plano de rotación de este tipo. Asimismo, ese plano 40 actúa como plano del anillo.
Como se desprende de la figura 8, el anillo de fricción 4 muestra dos zonas de contacto, o bien superficies de contacto 41, 42, con las que rueda respectivamente sobre una de las ruedas cónicas de fricción 2, 3. Como muestra la figura 8, las dos superficies de contacto 41, 42 están dispuestas de forma desplazada con respecto a la superficie 6. Mediante una disposición de este tipo se ejerce un momento de giro sobre el anillo de fricción, a través de las dos ruedas cónicas de fricción 2, 3.
El anillo de fricción 4, al estar condicionado por su simetría, puede ser variado fundamentalmente en su posición sólamente alrededor de su eje vertical. Además, es posible una ligera inclinación.
El momento de giro que actúa sobre el anillo de fricción 4 está seleccionado de tal modo que éste actúa sobre el anillo de fricción 4 con una cierta fuerza en la dirección citada últimamente. De esta forma, el anillo de fricción 4 es comprimido contra la guía 5. Por otro lado también se podría pensar en ejercer fuerza sobre el anillo de fricción 4 mediante un momento de giro en el sentido contrario.
El momento de giro descrito anteriormente, así como una fuerza de fricción suficiente entre las ruedas cónicas de fricción 2, 3 y el anillo de fricción 4 es garantizado, al ser sometidas las ruedas cónicas de fricción 2, 3 a una tensión axial de forma contrapuesta entre ambas. Para soportar esa tensión, las dos ruedas cónicas de fricción 2, 3 de los engranajes de anillos cónicos de fricción representados en las figuras 1 a 7 están dispuestas respectivamente sobre unos árboles 20, 30, las cuales se mantienen en contacto respectivamente con las ruedas cónicas de fricción 2, 3 mediante una amplia zona continua de contacto 21, 31. Por lo demás, las dos ruedas cónicas de fricción 2, 3 de ese engranaje de anillos cónicos de fricción son construidas en forma maciza.
Para incrementar la estabilidad de las ruedas cónicas de fricción 2, 3, alojadas en una cavidad del engranaje de conos y anillo de fricción representado en la figura 9, éstas pueden presentar árboles, o bien pernos de apoyo configurados en una sola pieza con las mismas. Igualmente es posible una configuración maciza de estas ruedas cónicas de fricción 2, 3.
Las ruedas cónicas de fricción 2, 3 de ambos engranajes de anillos cónicos de fricción están construidas de acero. El anillo de fricción 4 está compuesto de una cerámica. En la región inferior de la carcasa 1 está prevista una balsa de fluido de tracción. El fluido de tracción puede estar mezclado con polvo de diamante. La masa del fluido de tracción es dimensionada de modo que una parte inferior de la rueda de fricción 3 esté sumergida en esa balsa, y que durante el funcionamiento del engranaje de conos y anillo de fricción se produzca un equilibrio entre el fluido de tracción repartido en la carcasa 1 y el fluido de tracción que se encuentra en la balsa.
Las ruedas cónicas de fricción 2, 3 están alojadas sobre cojinetes 22, 23, o bien 32, 33. Los cojinetes 22, 23, o bien 32, 33 se encuentran respectivamente en recintos estancos de cojinetes, de modo que, ante todo, el fluido de tracción no accede a esos recintos de cojinetes, o bien a esos cojinetes 22, 23 y 32, 33. Todos los recintos de los cojinetes están conectados entre ellos a través de un conducto para el medio de lubricación, por el cual circula aceite de cojinetes. En el engranaje de conos y anillo de fricción representado en las figuras 1 a 7, ésta circulación se mantiene mediante una bomba de aceite, mientras que en el engranaje de conos y anillo de fricción representado en la figura 9, ésta se consigue a través de los cojinetes 23 y 33. Estos últimos cojinetes están configurados como rodamientos de rodillos cónicos. Hacia el extremo cónico del rodamiento de rodillos cónicos 33 está prevista una balsa de aceite 35, mientras que sobre el lateral del tronco cónico del cojinete 33 se encuentra un recinto colector 35, en el que es bombeado el aceite del rodamiento de rodillos cónicos 33. Los conductos para el aceite del cojinete van desde el recinto colector 35 a los demás cojinetes.
Todos los cojinetes 22, 23 y 32, 33 absorben las fuerzas radiales producidas. Por otra parte, los cojinetes 23 y 33 sirven también para la absorción de las fuerzas axiales. Esta está garantizada por el engranaje de conos y anillo de fricción según la figura 9 a través de los rodamientos de rodillos cónicos 23 y 33, que están colocados correspondientemente en posiciones contrapuestas. En ese engranaje de conos y anillo de fricción, los cojinetes 22 y 32 están configurados como rodamientos de rodillos cilíndricos.
Por otra parte, las fuerzas axiales en los cojinetes 23 y 33 del engranaje de conos y anillo de fricción representado en las figuras 1 a 7, son compensadas a través de una combinación de rodamientos oscilantes de rodillos y rodamientos ranurados de bolas. Para tal fin, los cojinetes 23 y 33 están dispuestos en distintos lados del engranaje de conos y anillo de fricción. En este sentido, el rodamiento oscilante de rodillos sirve para la absorción de las fuerzas radiales y axiales. Éste es adecuado especialmente también, para seguir una flexión del husillo 20 o 30. El rodamiento de rodillos a bolas, por el contrario, sirve esencialmente para la absorción de las fuerzas axiales y está posicionado en la carcasa 1 de manera desplazable radialmente.
Para garantizar la suficiente tensión axial, ambos engranajes de anillos cónicos de fricción presentan respectivamente un dispositivo de tensado, a través del cual la rueda cónica de fricción puede ser sometida a una cierta fuerza axial desde el tronco cónico hasta el extremo del cono. Para esto, está prevista una disposición de resortes de disco y un dispositivo de acoplamiento de levas inclinadas en el engranaje de conos y anillo de fricción representado en la figura 9. El dispositivo de acoplamiento de levas inclinadas hace posible una adaptación del momento de giro, mientras que la disposición de resortes de disco proporciona una carga básica. El dispositivo de acoplamiento de levas inclinadas comprende chaflanes que discurren radialmente, lo cuales inciden entre ellos bajo un momento de giro que actúa sobre la rueda cónica de fricción 3, y aumentan la fuerza de apriete a través de ello. En el engranaje de conos y anillo de fricción representado en las figura 1 a 7 están previstos para ello medios hidráulicos 36. Aquí se trata de un cilindro 37 desplazable axialmente, el cual se puede accionar hidráulicamente a través de una abertura 38, y que actúa sobre el rodamiento ranurado de bolas del cojinete 33.
La regulación de la relación de transmisión de ambos engranajes de anillos cónicos de fricción tiene lugar al estar previstos cuentarrevoluciones tanto en el árbol de transmisión 20 como también en el árbol de transmisión 30. Como magnitud de control sirve una relación de la velocidad de giro entre los dos árboles 20, 30. La relación de la velocidad de giro es regulada a través de la posición de giro del anillo de fricción 4. Esta posición de giro puede ser variada a través de los motores 56' y 56''. Si la relación de la velocidad de giro difiere de la relación de la velocidad de giro deseada, la variación de la posición correspondiente se produce a través de los motores 56' y 56''. En base a esto, el anillo de fricción se desplaza a lo largo de la superficie lateral de las ruedas cónicas de fricción 2, 3. Si se alcanza la relación de la velocidad de giro deseada, se efectúa una determinada variación de la posición de giro del anillo de fricción 4 y se orienta este de forma paralela a los ejes de la rueda cónica de fricción.
La posición de giro del anillo de fricción 4 es determinada a través de la posición de los motores 56', o bien 56'' y se utiliza como dimensión de control.
Adicionalmente se determina la posición relativa del anillo de fricción 4. La posición relativa medida actúa igualmente de elemento de regulación del circuito de regulación. En este sentido, se hace uso de la posición relativa sólo en el caso de un desplazamiento relativamente rápido del anillo de fricción.

Claims (26)

1. Engranaje de conos y anillo de fricción con al menos dos ruedas cónicas de fricción (2, 3), contrapuestas entre sí y dispuestas sobre ejes paralelos, y un dispositivo de fricción (4) con unión de accionamiento con ambas ruedas cónicas de fricción (2, 3), en el cual sobre el dispositivo de fricción (4) actúa un momento de giro con un componente que está situado de forma perpendicular a un plano colocado en los dos ejes de los conos de fricción, caracterizado porque el dispositivo de fricción (4) está guiado mediante un carro (50) desplazable a lo largo de al menos una barra de guiado (51), estando guiado el carro (50) en la barra (51) a través de una guía lineal de bolas (54).
2. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 1, caracterizado porque el momento de giro está condicionado a través de las fuerzas ejercidas por las ruedas cónicas de fricción (2,3) sobre el dispositivo de fricción (4).
3. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el dispositivo de fricción (4) está situado entre las ruedas cónicas de fricción (2, 3), y presenta una primera zona de contacto (41, 42) que rueda sobre una primera rueda de las dos ruedas cónicas de fricción (2, 3), y una segunda zona de contacto (41, 42) que rueda sobre la segunda rueda de las dos ruedas cónicas de fricción (2, 3), estando situadas las dos zonas de contacto (41, 42) de forma desplazada en relación a un plano de rotación (6) del dispositivo de fricción (4).
4. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de fricción (4) comprende un anillo de fricción que contiene al menos una superficie de contacto (42) colocada radialmente en la parte exterior, y una superficie de contacto (41) colocada radialmente en la parte interior, estando dispuestas las dos superficies de contacto (41, 42) de forma desplazada respecto al plano de un anillo (6).
5. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo de fricción (4) está guiado en una guía (5) que contiene un cojinete de deslizamiento (48) entre el dispositivo de fricción (4) y la guía (5).
6. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el dispositivo de fricción (4) está guiado al menos a través de tres puntos de guiado.
7. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la barra de guiado (51) está perfilada preferentemente con forma de I o cuadrada.
8. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 7bis, caracterizado porque la barra de guiado (51) esta sujeta a un bastidor de ajuste (52) de chapa, fundición de aluminio inyectado o material sintético.
9. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 8, caracterizado porque el bastidor de ajuste (52) es accionado a través de un motor lineal (56'').
10. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 8, caracterizado porque el bastidor de ajuste (52) es accionado a través de un motor rotatorio (56').
11. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque al menos una de las ruedas cónicas de fricción (2, 3) está colocada sobre un árbol (20, 30), el cual está en contacto con la rueda cónica de fricción (20, 30) a través de una zona prácticamente continua de contacto.
12. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque ambas ruedas cónicas de fricción (2, 3) presentan pernos, o bien árboles de apoyo configurados en una sola pieza con las mismas.
13. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 1 a 12, caracterizado porque la rueda cónica de fricción (2, 3) está configurada en forma maciza.
14. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque al menos una rueda cónica de fricción (2, 3) está conformada en acero.
15. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el dispositivo de fricción (4) presenta una superficie de cerámica.
16. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo de fricción (4) contiene un anillo de fricción de cerámica.
17. Engranaje de conos y anillo de fricción según las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque en un recinto que engloba a las ruedas cónicas de fricción (2, 3) está previsto un fluido de tracción con polvo de diamante, o bien con otras partículas sólidas.
18. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque los rodamientos (22, 23, 32, 33) de las ruedas cónicas de fricción (2, 3) están empaquetados contra un recinto que engloba a las ruedas cónicas de fricción (2, 3).
19. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 18, caracterizado porque los cojinetes (22, 23, 32, 33) previstos en un lado del recinto de las ruedas cónicas de fricción están dispuestos en recintos de cojinetes unidos entre sí.
20. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 18 o 19, caracterizado porque dos cojinetes (22, 23, 32, 33), previstos en distintos lados del recinto de las ruedas cónicas de fricción, están dispuestos en recintos de cojinetes unidos entre sí.
21. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado por al menos un rodamiento de rodillos cónicos.
22. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 21, caracterizado porque los rodamientos de rodillos cónicos están sellados del lado del tronco cónico y está previsto un espacio colector (35) entre el empaquetamiento y el rodamiento de rodillos cónicos, del cual parte al menos una tubería de alimentación de lubricante.
23. Engranaje de conos y anillo de fricción según la reivindicación 21 o 22, caracterizado porque para la punta cónica del rodamiento de rodillos cónicos está previsto un depósito de decantación del lubricante (34).
24. Engranaje de conos y anillo de fricción según las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque una rueda cónica de fricción (2, 3) presenta como mínimo un rodamiento oscilante de rodillos.
25. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque al menos una rueda cónica de fricción (2, 3) presenta, como mínimo, un cojinete que actúa axialmente, el cual está posicionado de forma desplazable en dirección radial, y está dispuesto preferentemente, junto con un rodamiento oscilante de rodillos, en un lateral de la rueda cónica de fricción (2, 3).
26. Engranaje de conos y anillo de fricción según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque están previstos medios (36) hidráulicos que pueden aplicar, sobre al menos una rueda cónica de fricción (2, 3), una fuerza orientada axialmente, preferentemente desde el tronco cónico hacia el extremo del cono.
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