ES2326318T3

ES2326318T3 - Freno para caja de cambios de fratasadora.

Info

Publication number: ES2326318T3
Application number: ES04025208T
Authority: ES
Inventors: Michael Jenkins; Gregory Kruepke
Original assignee: Wacker Neuson Corp
Current assignee: Wacker Neuson Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-10-22
Also published as: EP1529899A3; CN100472097C; CN1619188A; DE602004020722D1; EP1529899A2; AU2004222801B8; CA2486983A1; US6883999B1; AU2004222801B2; JP2005140331A; ATE429556T1; CA2486983C; EP1529899B1; US20050100406A1; AU2004222801A1; BRPI0404783A

Abstract

Una caja de cambios (40) para una fratasadora (10) giratoria para el acabado de hormigón, que comprende: (A) un alojamiento (42), (B) un elemento de entrada giratorio (44) que está soportado por dicho alojamiento (42) y que está configurado para conectarse operativamente a un elemento de salida de un órgano motor (16) de la fratasadora (10); (C) un elemento de salida giratorio (26) que está soportado por dicho alojamiento (42) y que está configurado para conectarse operativamente con un rotor (12) de la fratasadora (10); y caracterizada por: (D) un sistema (46) de transmisión de par que está soportado por dicho alojamiento (42) y que está configurado para transmitir par desde dicho elemento de entrada (44) a dicho elemento de salida (26), estando construido dicho sistema (46) de transmisión de par de tal modo que la entrega de par al mismo por dicho elemento de entrada (44) imponga un empuje axial sobre, al menos, un componente del mismo que obligue a dicho componente a desplazarse axialmente desde una primera posición a una segunda posición del mismo; y (E) un freno (100) que tiene un primer miembro (104) asegurado al sistema (46) de transmisión de par y un segundo miembro (102) asegurado al alojamiento (42), estando dispuestos el primero y el segundo miembros (102, 104) con el fin de 1) separarse automáticamente cuando dicho componente se encuentra en dicha segunda posición, permitiendo por tanto que se comunique potencia desde dicho elemento de entrada (44) hacia el elemento de salida (26); y 2) aplicarse automáticamente uno con otro cuando dicho componente se encuentra en dicha primera posición con el fin de interrumpir el par comunicado desde el elemento de salida (26) hacia el elemento de entrada (44).

Description

Freno para caja de cambios de fratasadora.

Antecedentes del invento 1. Campo del invento

El invento se refiere a fratasadoras para el acabado de hormigón y, más particularmente, se refiere a una fratasadora para el acabado de hormigón que tiene un tren de transmisión que es frenado automáticamente al cesar la transmisión por el mismo de un par de accionamiento. El invento se refiere, además, a una caja de cambios frenada automáticamente que puede utilizarse con una fratasadora de esta clase y a un método de frenar tal caja de cambios.

2. Descripción de la técnica relacionada

Las fratasadoras que se guían caminando tras ellas son generalmente conocidas para el acabado de superficies de hormigón. Una fratasadora que se guía caminando tras ella incluye, generalmente, un rotor formado por una pluralidad de paletas de fratasar que descansan sobre el suelo. El rotor es accionado por un motor montado en un bastidor o "jaula" que se encuentra sobre el motor. La fratasadora es controlada por un operador a través de un mango que se extiende en varios decímetros desde la jaula. Las paletas de fratasar giratorias proporcionan una máquina muy efectiva para acabar losas de hormigón de tamaño medio y grande. Sin embargo, las fratasadoras que se guían caminado tras ellas presentan varios inconvenientes.

Por ejemplo, las paletas giratorias imponen un par de torsión sustancial sobre la jaula que, normalmente, es contrarrestado por el operador a través del mango. Si el operador suelta el mango mientras el rotor está siendo accionado, el par puede hacer que la fratasadora gire rápidamente de forma no deseada. Con el fin de evitar este problema potencial, algunas fratasadoras emplean un interruptor de desconexión automático o de "hombre muerto", que detiene el motor o interrumpe de otra forma la entrega de par de accionamiento al rotor si el operador suelta el mango y/o si un perceptor determina que la fratasadora está girando a una velocidad que indica la pérdida del control por parte del operador. Una fratasadora que emplea un mecanismo automático para detener el motor se describe, por ejemplo, en la patente norteamericana núm. 2.734.932, de Barnes. Una fratasadora que cuenta con que se suelte una palanca de "hombre muerto" o estructura similar para detener el motor de la fratasadora o desacoplar un embrague cuando el operador suelta un manillar de dirección, se describe en la patente norteamericana núm. 4.629.359 de
Sengupta.

Todavía otros conjuntos, tales como los descritos en la patente norteamericana 3.007.378 de Thieme, que constituye la técnica anterior más parecida, consisten en conjuntos de embrague para fratasadoras en los que un conjunto de embrague puede ser hecho funcionar selectivamente de tal forma que las paletas puedan aislarse o acoplarse, operativamente, respecto de la salida del motor con independencia del estado de funcionamiento del motor.

Sin embargo, el detener simplemente el motor o interrumpir de otro modo la entrega de par de accionamiento al rotor de la fratasadora no impide, necesariamente, que ésta siga girando, ya que el mango y la jaula almacenan un impulso considerable en el momento de la parada. La fratasadora puede girar todavía siguiendo una trayectoria arqueada sustancial en una revolución completa o más, mientras se disipa el impulso. Esta lenta respuesta a un intento de detención, es indeseable.

Se han llevado a cabo intentos para mitigar este problema mediante la incorporación de frenos activos en el tren de transmisión de la fratasadora, diseñados para impedir o, al menos inhibir, la rotación del bastidor de la fratasadora.

Por ejemplo, la patente norteamericana núm. 4.232.980, cedida a Stone Construction Equipment, Inc., describe un freno/embrague combinados que acopla una correa de transmisión del sistema de transmisión de la fratasadora al árbol de entrada de la caja de cambios de la fratasadora. El embrague debe acoplarse manualmente desplazando una palanca montada en el mango. El embrague puede desacoplarse manualmente haciendo funcionar manualmente el mango. También puede desacoplarse automáticamente merced al funcionamiento de un peso centrífugo sensible a una rápida rotación no deseable de la fratasadora. En cualquier caso, el movimiento del mango a la posición de desacoplamiento del embrague, activa un freno del tipo de zapata, aplicado por muelle, que actúa sobre la correa de transmisión. Si bien este dispositivo funciona razonablemente bien, presenta varios inconvenientes. Por ejemplo, solamente puede utilizarse con un embrague accionado manualmente que sea activado por el operador únicamente a costa de soltar el mango del todo o en parte. La palanca de activación del embrague también se abre hacia el exterior, haciendo que los componentes internos del embrague queden expuestos a contaminación con suciedad, desechos, agua, etc. Además, el freno del embrague sólo se aplica automáticamente si un perceptor mecánico indica que la fratasadora está siendo sometida a fuerzas centrífugas inaceptables. No reacciona ante una situación de parada "ordinaria" del motor, en la que la transmisión de par al rotor cesa en ausencia de tales fuerzas centrífugas. El freno también impone una resistencia significativa sobre la correa de transmisión, acelerando el desgaste de ésta. Finalmente, las fuerzas aplicadas sobre el embrague solamente son generadas por la fuerza del muelle y, por tanto, son independientes de las fuerzas de las fuerzas de retroceso impuestas por el rotor sobre el tren de transmisión del sistema.

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Para otras aplicaciones hay disponibles otros frenos que frenan un embrague directamente en vez de frenar una correa de transmisión que lleva del embrague a la caja de cambios. Los frenos de embrague conocidos no presentan algunos de los inconvenientes del freno de embrague de Stone, pero tienen inconvenientes propios que les hacen poco adecuados para uso con una fratasadora. Uno de tales frenos de embrague lo fabrica la North American Clutch Manufacturing (NORAM). El freno de NORAM es un freno que se aplica manualmente y adopta la forma de un interruptor de hombre muerto accionado por una palanca de control muy parecida a la que comúnmente se encuentra en un cortacésped de guiado manual. El freno se aplica automáticamente cuando el operador suelta la palanca de control para frenar el embrague. Este freno también funciona razonablemente bien pero exige que el operador apriete la palanca de control en todo momento mientras hace funcionar la fratasadora. Esta necesidad de apretar continuamente provoca una fatiga considerable en el operador y, también, le exige a éste desviar una parte sustancial de su atención al funcionamiento de la palanca de control, dificultando su capacidad para dirigir adecuadamente la fratasadora. Además, el freno de embrague de NORAM, como el freno empleado por la máquina de Stone, impone fuerzas de frenado independientes de la magnitud de las fuerzas de accionamiento contrarias generadas por la salida de la máquina. Además, como con el sistema de Stone, la gama de embragues que pueden utilizarse con este tipo de sistema es considerablemente limitada.

En general, se conocen otros sistemas de accionamiento a rotación no relacionados con la propulsión de fratasadoras, tales como transportadores de tornillo, como el expuesto en el documento EP-A1 422187, de Hubertus. Este documento se considera perteneciente al estado de la técnica de acuerdo con el artículo 54(3) del Convenio sobre la Patente Europea. El accionamiento oscilante descrito en ese documento detalla un accionamiento con acoplamiento giratorio que tiene una parte de apoyo y un freno que se aplica a un transportador de tornillo por un lado y soportado, en el otro lado, por una parte de apoyo o una parte que puede conectarse a ella.

Todavía otro tipo de freno de embrague, ofrecido por Ogura, es activado eléctricamente. Un freno de embrague activado eléctricamente exige la presencia de una fuente de alimentación fiable para impedir que el freno se desgaste o se agarre. La magneto empleada como fuente de alimentación eléctrica para una fratasadora típica del tipo que se guía caminando tras ella, no resulta efectivo para el propósito deseado. El sumar componentes adicionales a la fratasadora para mejorar la fuente de alimentación incrementaría el coste y añadiría peso a la máquina.

Por tanto, ha surgido la necesidad de frenar automáticamente un tren de transmisión de una fratasadora para el acabado de hormigón al cesar la entrega de par de accionamiento al rotor de la fratasadora, sin interferir con la capacidad del operador para dirigir y controlar la fratasadora y sin aumentar significativamente el coste ni la complejidad de la misma.

También ha surgido la necesidad de proporcionar un freno para el tren de transmisión que satisfaga la necesidad descrita en lo que antecede y que no aumente significativamente el coste ni el peso de la fratasadora.

Ha surgido, además, la necesidad de proporcionar un freno que satisfaga la necesidad primeramente mencionada, al tiempo que sea compatible con una diversidad de sistemas de accionamiento.

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Sumario del invento

Los anteriores problemas se resuelven merced a una caja de cambios de acuerdo con la reivindicación 1 y a un método de acuerdo con la reivindicación 15.

De acuerdo con el invento, se incorpora un freno en un tren de transmisión de una fratasadora para el acabado de hormigón, que responde automáticamente al cese de la entrega de par de accionamiento al rotor para frenar activamente el tren de transmisión, inhibiendo o impidiendo por tanto la rotación del bastidor de la fratasadora. En una realización preferida, el freno aprovecha las características inherentes de un engranaje inclinado de una caja de cambios para permitir que un componente interno de ésta se desplace axialmente al cesar la entrega de par de accionamiento a la caja de cambios, para aplicar el freno. Por ejemplo, en el caso de una caja de cambios a base de engranaje sinfín, el freno puede montarse en un árbol de sinfín o componente relacionado de la caja de cambios, que responda a las fuerzas de reacción impuestas sobre él durante la entrega de par de accionamiento al mismo. El componente se desplaza axialmente en una dirección para soltar el freno en presencia de las fuerzas de reacción y se desplaza axialmente en dirección contraria en ausencia de las fuerzas de reacción para aplicar el freno. El sistema resultante ofrece varias ventajas con respecto a los frenos del tipo de embrague empleados en otros sistemas. También es compatible con cualquier embrague y cualquier sistema de entrega de par. Además, debido a que es aplicado y liberado de manera completamente automática, no interfiere en modo alguno con la capacidad del operador para dirigir o hacer funcionar de otro modo la máquina, ni supone tampoco ningún obstáculo para ello.

Estas y otras ventajas y características del invento resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la descripción detallada y de los dibujos adjuntos. Sin embargo, debe comprenderse que la descripción detallada y los dibujos adjuntos, aunque indican realizaciones preferidas del presente invento, se ofrecen a modo de ilustración y no con carácter limitativo.

Breve descripción de los dibujos

Una realización ilustrativa preferida del invento se representa en los dibujos adjuntos, en los que números de referencia similares representan partes similares en todos ellos, y en los que:

la fig. 1 es una vista en perspectiva de una fratasadora que se guía caminando tras ella, que incorpora un freno automático para caja de cambios, construido de acuerdo con una realización preferida del presente invento;

la fig. 2 es una vista en alzado lateral, en sección, de una caja de cambios de la fratasadora de la fig. 1;

la fig. 3 es una vista en planta desde arriba, en sección, de la caja de cambios de la fig. 2, que muestra un freno para caja de cambios en su posición desaplicada;

la fig. 4 corresponde a la fig. 3 y muestra el freno en su posición aplicada; y

la fig. 5 es una vista en perspectiva, en despiece ordenado, del freno de las figs. 3 y 4.

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Descripción detallada de las realizaciones preferidas 1. Resumen

Como se ha indicado en lo que antecede, el invento reside en el frenado automático de un componente activo de un tren de transmisión de una fratasadora giratoria en respuesta al cese de la transmisión de par al rotor desde el órgano motor de la fratasadora con el fin de inhibir o impedir la rotación no deseada del bastidor y del mango de la fratasadora. Preferiblemente, el freno se mueve con un componente del tren de transmisión que está sometido a fuerzas de reacción axiales debidas a la entrega de par de accionamiento a su través. Se describirá ahora una realización preferida del invento en conjunto con una fratasadora que se guía caminando tras ella, dotada de un motor de combustión interna como órgano motor, y de un freno incorporado en la caja de cambios de la fratasadora. Sin embargo, el invento no se limita a esto. Potencialmente, es aplicable para montaje en fratasadoras y/o a un freno que actúe sobre componentes del sistema de transmisión de la fratasadora que no sean la caja de cambios.

2. Visión general del sistema

Haciendo referencia a la fig. 1, en ella se ilustra una fratasadora 10 del tipo que se guía caminando tras ella, que incorpora un conjunto 100 de freno para caja de cambios (figs. 3-5) construido de acuerdo con una realización preferida del invento. En general, la fratasadora del tipo que se guía caminando tras ella incluye un rotor 12, un bastidor o "jaula" 14 superpuesto y soportado sobre el rotor 12, un motor 16 que está soportado en el bastidor 14, un tren de transmisión 18 que acopla operativamente el motor 16 con el rotor 12 y un mango 20 para controlar y dirigir la fratasadora 10. Haciendo referencia a las figs. 1 y 2, el rotor 12 incluye una pluralidad de paletas 22 de fratasar que se extienden radialmente desde un cubo 24 que, a su vez, es accionado por un árbol vertical 26. El árbol 26 de esta realización comprende el árbol de salida de la caja de cambios (descrito con detalle en lo que sigue). Alternativamente, el árbol 26 podría estar acoplado al árbol de salida de la caja de cambios directamente o a través de una disposición intermedia para transmisión del par.

El motor 16 consiste en un motor de combustión interna montado en la jaula 14 inmediatamente por encima del rotor 12. Haciendo referencia, de nuevo, a la fig. 1, el motor 16 es del tipo empleado comúnmente en las fratasadoras que se guían caminando tras ellas. Por tanto, incluye un cigüeñal 30, un depósito 32 de combustible, un sistema 34 de alimentación de aire, un árbol de salida (no mostrado), etc. El motor 16 incluye además un sistema de encendido que incluye un rotor de encendido por magneto (no mostrado). El rotor de encendido por magneto gira con el árbol de salida del motor y genera un impulso eléctrico en cada ciclo, lo bastante intenso para activar una bujía de encendido, pero no lo bastante fuerte para alimentar dispositivos periféricos accionados electrónicamente, tales como válvulas y frenos de embrague electrónicos.

El tren de transmisión 18 puede ser cualquier estructura configurada para transmitir el par de accionamiento desde el árbol de salida del motor al árbol 26 de entrada del rotor. En la realización ilustrada, comprende un embrague centrífugo (no mostrado) acoplado al árbol de salida del motor y una caja de cambios 40 que transmite el par desde el embrague al árbol 26 de entrada del rotor. Haciendo referencia a las figs. 1-5, la caja de cambios 40 ilustrada es una caja de engranaje sinfín del tipo comúnmente empleado en las fratasadoras del tipo que se guía caminando tras ellas. Incluye un alojamiento 42, un árbol de entrada 44 que se extiende horizontalmente desde el alojamiento 42, el árbol 26 arriba descrito que se extiende verticalmente desde el fondo del alojamiento 42, y un sistema interno 46 de transmisión de par que entrega el par desde el árbol de entrada 44 al árbol de salida 26 y que efectúa cualquier cambio de relación de transmisión deseado. El árbol de entrada 44 está acoplado a un árbol de salida 48 para el embrague, bien directamente o bien, más preferiblemente, a través de una transmisión intermedia tal como una transmisión por correa que incluye una polea de accionamiento 50, una correa 52 y una polea accionada 54 (todas las cuales se ven de la mejor manera en la fig. 1). Con este fin bastaría, también, con una transmisión por cadena o por engranajes.

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Haciendo referencia a las figs. 2-5, el alojamiento 42 comprende una pieza colada de metal que está atornillada a la jaula 14 y conectada al mango 20 mediante una ménsula 55. El alojamiento 42 incluye paredes interna y externa (izquierda y derecha) 56 y 58, paredes laterales 59 y 60 y paredes superior e inferior 61 y 62. Tapas 64 y 66 lateral y superior cierran las aberturas de las paredes externa y superior 58 y 61, respectivamente, y pueden desmontarse selectivamente para acceder a los componentes internos de la caja de cambios 40 con fines de inspección o de sustitución. El árbol de entrada 44 penetra horizontalmente en el alojamiento 42 desde un extremo exterior del mismo situado fuera del alojamiento 42 hasta un extremo interior situado dentro de la pared interna 56. El árbol de entrada 44 está montado en el alojamiento 42 mediante un primer cojinete 68 situado en la tapa lateral 64 y un segundo cojinete 70 situado en un rebajo realizado en la pared interna 56. Como se describe con mayor detalle en lo que sigue, los cojinetes 68 y 70 están configurados para permitir un movimiento de deslizamiento limitado del árbol de entrada 44 con relación al alojamiento 42. El árbol de salida 26 se extiende verticalmente penetrando en el alojamiento 42 desde un primer extremo situado bajo el alojamiento hasta un segundo extremo situado por encima del árbol de entrada 44. El árbol de salida 26 está montado a rotación en el alojamiento 42 mediante un cojinete superior 72 previsto en la tapa superior 66 y un cojinete inferior 74 previsto en un resalto 76 formado en la pared inferior 62 del alojamiento 42.

Haciendo referencia ahora a las figs. 2-5, el sistema 46 de transmisión del par de esta realización, incluye una transmisión de sinfín configurada para convertir la rotación horizontal del árbol de entrada 44 en la rotación vertical del árbol de salida 26 al tiempo que, también, efectúa cualquier cambio de velocidad deseado. La transmisión sinfín 46 incluye un sinfín 80 y una rueda dentada helicoidal 82. La rueda dentada helicoidal 82 está enchavetada o fijada de otro modo al árbol de salida 26 entre los cojinetes superior e inferior 72 y 74 y engrana con el sinfín 80 de tal modo que la rotación del sinfín 80 en torno a un eje geométrico horizontal accione a la rueda dentada helicoidal 82 y haga girar al árbol de salida 26 en torno a un eje geométrico vertical. El sinfín 80 está dispuesto en la periferia exterior del árbol de entrada 44 y, de preferencia, está formado de manera enteriza con él. Como resultado, el árbol 44 puede dividirse, conceptualmente, en una sección de entrada y una sección de sinfín. Alternativamente, un sinfín podría estar formado por una rueda dentada montada en el árbol de entrada 44 o en otro árbol que se acoplase directa o indirectamente con el árbol de entrada.

3. Construcción y funcionamiento del freno

Como se ha mencionado en lo que antecede, la caja de cambios 40 está provista de un freno 100 que se libera automáticamente en respuesta a las fuerzas de reacción aplicadas sobre el sinfín 80 y que, de otro modo, está aplicado. Más específicamente, como en todos los engranajes de sinfín, los hilos del sinfín 80 están "inclinados" hasta el punto de que se extienden formando un ángulo con relación a las bisectrices radiales de los hilos. La transmisión del par a la rueda dentada helicoidal 82 a partir de estos dientes inclinados impone fuerzas de reacción que tienden a desplazar al sinfín 80 y al árbol de entrada 44 arrastrado axialmente separándolo de la rueda dentada helicoidal 82 o hacia la izquierda en las figs. 3 y 4. La mayoría de las cajas de cambio están diseñadas para impedir dicho movimiento axial. Sin embargo, de acuerdo con una realización del invento, se toman medidas para permitir que estas fuerzas de reacción desplacen al sinfín 80 y al árbol de entrada 44 axialmente con relación al alojamiento 42 para soltar el freno 100. Este efecto se consigue configurando el árbol de entrada 44 y/o los cojinetes 68, 70 de manera que puedan moverse axialmente con respecto al alojamiento 42. En la realización ilustrada, el árbol de entrada 44 está configurado para poder desplazarse axialmente con relación al cojinete interior 70 y el cojinete exterior 68 y el árbol de entrada 44 están configurados para poder moverse axialmente con relación al alojamiento 42. Se emplea esta combinación porque el cojinete interior 70 soporta una carga relativamente ligera, permitiendo el empleo de un cojinete de agujas relativamente pequeño. Los cojinetes de agujas pueden acomodar un movimiento axial limitado entre ellos mismos y los árboles soportados. A la inversa, el cojinete exterior 68 absorbe la mayor parte de la carga y, por tanto, consiste, de preferencia, en un cojinete cónico de rodillos. Los cojinetes cónicos de rodillos no pueden acomodar movimiento alguno entre ellos mismos y el árbol soportado, pero pueden configurarse para que se desplacen axialmente con el árbol, como es el caso de la presente realización. Como resultado de esta configuración, el sinfín 80, el árbol 44 y el cojinete 69 son desplazados axialmente o a la izquierda en las figs. 3 y 4 al transmitirse el par de accionamiento a la rueda dentada helicoidal 82. La magnitud de este movimiento es relativamente pequeña -del orden de 1 a 2 mm- pero más que suficiente para soltar el freno 100.

El freno 100 está configurado para responder automáticamente al movimiento del árbol de entrada desaplicándose cuando el árbol de entrada 44 se desplaza hacia la izquierda al transmitir el par de accionamiento a su través, y para aplicarse automáticamente cuando el árbol de entrada 44 se mueve en dirección contraria, ya sea debido a las fuerzas de retroceso impuestas sobre el mismo por la rueda dentada helicoidal 82, ya sea debido a un resorte de recuperación (descrito con mayor detalle en lo que sigue). De esta manera, podrían trabajar una diversidad de frenos que cooperasen con el árbol de entrada directa o indirectamente en una variedad de formas. En la realización actualmente preferida, el freno 100 comprende un freno de cono situado en la proximidad del extremo exterior del árbol de entrada 44. Se prefiere un freno de cono debido a su diseño sencillo, no intrusivo en la caja de cambios 40 y a que se incorpora fácilmente en un diseño existente de caja de cambios. Tampoco deja al descubierto los componentes internos de la caja de cambios 40 frente a la contaminación por polvo o agua.

Haciendo referencia a las figs. 2-5, el freno de cono 100 incluye un receptáculo 102, un cono 104 y un resorte de recuperación 106 que carga al cono 104 a una posición aplicada. El receptáculo 102 rodea el árbol de entrada 44 y ajusta a presión o se monta de otro modo en un ánima avellanada 107 en la cubierta exterior 64 de la caja de cambios. El cono 104 está enchavetado o montado de otra forma en el extremo exterior el árbol de entrada 44. Preferiblemente, incluye un cono de metal sinterizado. El metal actualmente preferido es el FN-0208-105HC, que tiene una dureza aparente de RC31. La periferia exterior del cono 104 tiene una parte de superficie 108 axialmente exterior, cilíndrica, y una parte 110 troncocónica, axialmente interior, que se estrecha hacia dentro desde un extremo exterior hacia un extremo interior de la misma. La superficie de la parte troncocónica interior 110 está configurada para frotar contra una superficie 112 con una conicidad correspondiente de la periferia interior del receptáculo 102 de freno, para aplicar el freno 100. El resorte de recuperación 106 está configurado para cargar al árbol 44 y, por ello, al cono 104 hacia la posición aplicada de la fig. 4, garantizando así la aplicación automática del freno al cesar la transmisión del par al árbol de entrada 44. Podrían utilizarse una variedad de resortes y actuar sobre una diversidad de componentes con el fin de conseguir, directa o indirectamente, el efecto de carga deseado. En la realización ilustrada, el resorte 106 comprende un resorte helicoidal que actúa sobre el cojinete 68. Está situado en una cámara formada fuera del cojinete 68 con el fin de descansar contra un escalón radial 114 de la cubierta exterior 64 en su extremo exterior y contra un espaciador 116 en su extremo interior. Finalmente, un retén 118 está dispuesto fuera de la cámara del resorte para aislar el interior de la superficie del alojamiento 42 del ambiente, a la vez que se permite que el árbol 44 se desplace axialmente con relación al alojamiento 42.

4. Funcionamiento de la fratasadora

Durante el funcionamiento normal de la fratasadora 10, el par es transmitido al árbol de entrada 44 de la caja de cambios desde el árbol de salida del motor, el embrague y el tren de transmisión. El sinfín 80 transmite entonces el par a la rueda dentada helicoidal 82 que, a su vez, acciona al árbol de salida 26 para hacerle girar en sentido contrario al de las agujas del reloj, haciendo girar por tanto al rotor 12. Las fuerzas de reacción impuestas sobre los dientes del sinfín 80 por los dientes de la rueda dentada helicoidal 82 llevan al árbol de entrada 44 y al cojinete 68 hacia la posición ilustrada en la fig. 3 para separar al cono 104 del receptáculo 102, soltando así el freno 100 y permitiendo la rotación libre del árbol de entrada 44 con relación al alojamiento 42 de la caja de cambios. En un momento dado, se produce el cese de la entrega de par al árbol de entrada, porque el operador detenga el motor o lo decelere para soltar el embrague o, en el caso de sistemas más sofisticados, porque un perceptor tal como un acelerómetro o un giróscopo detecte la pérdida real o inminente de control por el operador y genere una señal para inhabilitar el sistema de accionamiento. Cesan, por tanto, las fuerzas de reacción que impulsan al árbol 44 axialmente hacia la izquierda en los dibujos, permitiendo que el árbol 44 se desplace hacia la derecha o hacia la posición de freno aplicado de la fig. 4, inhibiendo, por tanto, la rotación de la jaula 14 y el mango 20. A consecuencia de este movimiento, el cono 104 se acopla con el receptáculo 102 para aplicar el freno 100. Este movimiento es provocado, al menos en parte, por el resorte de recuperación 106. Sin embargo, y como aspecto significativo del invento, puede ser provocado también, en parte, por la fuerza de retroceso impuesta cuando el árbol de salida 26 giratorio aplica un par al sinfín 80 a través de la rueda dentada helicoidal 82. La magnitud de esta fuerza de retroceso depende del par de retroceso. Por tanto, la magnitud de las fuerzas de frenado generadas por el freno 100 dependen de la magnitud del par de retroceso, por lo que se consigue un frenado más eficaz cuando resulta más crítico.

Tanto la aplicación como la liberación del freno se producen de forma totalmente automática. Como resultado, es completamente innecesaria la actuación del operador para ambas acciones. El operador, por tanto, queda libre para realizar las funciones de dirección y de control, más deseables y que cansan menos.

Dentro del alcance de las reivindicaciones podrían realizarse muchos cambios y modificaciones en el invento anteriormente descrito. Por ejemplo, si bien el componente de freno del tren de transmisión está situado, preferiblemente, dentro de la caja de cambios 40, no tiene por qué ser ese el caso. Además, si el freno se incorpora en la caja de cambios 40 podría utilizarse con otras transmisiones distintas de las de sinfín en tanto la transmisión tenga un sistema de transmisión del par con un componente que experimente un empuje al transmitir el par de accionamiento al mismo. Podría bastar, virtualmente, con cualquier componente de transmisión que tuviese dientes en ángulo, es decir, que se extiendan formando un ángulo desplazado de la dirección radial.

Claims

1. Una caja de cambios (40) para una fratasadora (10) giratoria para el acabado de hormigón, que comprende:

(A): un alojamiento (42),

(B): un elemento de entrada giratorio (44) que está soportado por dicho alojamiento (42) y que está configurado para conectarse operativamente a un elemento de salida de un órgano motor (16) de la fratasadora (10);

(C): un elemento de salida giratorio (26) que está soportado por dicho alojamiento (42) y que está configurado para conectarse operativamente con un rotor (12) de la fratasadora (10);

: y caracterizada por:

(D): un sistema (46) de transmisión de par que está soportado por dicho alojamiento (42) y que está configurado para transmitir par desde dicho elemento de entrada (44) a dicho elemento de salida (26), estando construido dicho sistema (46) de transmisión de par de tal modo que la entrega de par al mismo por dicho elemento de entrada (44) imponga un empuje axial sobre, al menos, un componente del mismo que obligue a dicho componente a desplazarse axialmente desde una primera posición a una segunda posición del mismo; y

(E): un freno (100) que tiene un primer miembro (104) asegurado al sistema (46) de transmisión de par y un segundo miembro (102) asegurado al alojamiento (42), estando dispuestos el primero y el segundo miembros (102, 104) con el fin de

1): separarse automáticamente cuando dicho componente se encuentra en dicha segunda posición, permitiendo por tanto que se comunique potencia desde dicho elemento de entrada (44) hacia el elemento de salida (26); y

2): aplicarse automáticamente uno con otro cuando dicho componente se encuentra en dicha primera posición con el fin de interrumpir el par comunicado desde el elemento de salida (26) hacia el elemento de entrada (44).

2. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho componente comprende una rueda dentada (80) de accionamiento con dientes en ángulo, que está sometida a fuerzas de reacción radiales al transmitir un par entre ella misma (80) y una rueda dentada (82) accionada engranada del citado sistema (46) de transmisión de par.

3. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 2, en la que dicha rueda dentada (80) de accionamiento comprende un sinfín que engrana con una rueda dentada helicoidal (82) de dicho sistema (46) de transmisión de par, imponiendo dicha rueda dentada helicoidal (82) un empuje axial sobre dicho sinfín (80) al ser entregado un par de accionamiento a dicho sistema (46) de transmisión de par por dicho elemento de entrada (44).

4. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dicho sinfín (80) está montado en dicho elemento de entrada (44) que se mueve axialmente con el citado sinfín (80), y en la que dicho primer miembro (102) de dicho freno (100) está montado en dicho elemento de entrada (44) con el fin de poderse desplazar entre una posición liberada, en la que el primer miembro (104) y el segundo miembro (102) están separados y posiciones de aplicación en las que el primer miembro (104) está en contacto con el segundo miembro (102) del freno (100) al moverse dicho sinfín (80) entre su segunda y su primera posiciones.

5. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 4, en la que dicho primer miembro (104) de dicho freno (100) tiene forma de receptáculo y dicho segundo miembro (102) del freno (100) tiene forma de cono.

6. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende, además, un resorte de recuperación (106) que está configurado para cargar a dicho freno (100) hacia dicha posición aplicada.

7. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 6, en la que dichos sistema (46) de transmisión de par comprende, además, un cojinete (68) que soporta a rotación a dicho elemento de entrada (44) en dicho alojamiento (42) y que se mueve axialmente durante el movimiento de dicho elemento de entrada (44) entre sus posiciones segunda y primera, y en la que dicho resorte (106) actúa sobre dicho cojinete (68).

8. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además un segundo cojinete (70) axialmente estacionario, que soporta a rotación a dicho elemento de entrada (44) en dicho alojamiento (42) y que acomoda el movimiento axial de dicho elemento de entrada (44) con relación a él.

9. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 6, en la que dicho resorte (106) comprende un resorte helicoidal que rodea a dicho elemento de entrada (44) y que está dispuesto entre dicho cojinete (68) y un componente interno, estacionario (114), de dicha caja de cambios (40).

10. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el segundo miembro (102) del freno (100) tiene una superficie periférica interior estrechada y el primer miembro (104) del freno (100) tiene una superficie periférica exterior estrechada.

11. La caja de cambios (40) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que un sinfín (80) está fijado a un árbol de entrada (44) del sistema (46) de transmisión de par de modo que dicho árbol de entrada (44) y dicho sinfín (80) se muevan juntos axialmente.

12. Una fratasadora giratoria para el acabado de hormigón dotada de la caja de cambios (40) de la reivindicación 1, cuya fratasadora (10) giratoria para el acabado de hormigón comprende, además:

(A): un bastidor (14);

(B): un motor (16) que está montado en dicho bastidor (14) y que está acoplado al elemento de entrada giratorio (44), y

(C): un rotor (12) que incluye una pluralidad de paletas que se extienden en torno a un cubo (24).

13. La fratasadora (10) de acuerdo con la reivindicación 12, cuya fratasadora (10) es una fratasadora del tipo que se guía caminando tras ella, que comprende un solo rotor (26) y un mango (20) de control del operador al que puede acceder un operador que camine detrás de dicha fratasadora (10).

14. La fratasadora (10) de acuerdo con la reivindicación 13, cuya fratasadora (10) tiene un sistema eléctrico a base de magneto, incapaz de generar suficiente corriente eléctrica para hacer funcionar el freno eléctrico.

15. Un método que comprende los pasos de:

(A): transmitir par de accionamiento desde un órgano motor (16) de una fratasadora (10) para el acabado de hormigón a un sistema (46) de transmisión de par de dicha fratasadora (10);

(B): transmitir par de accionamiento desde dicho sistema (46) de transmisión de par a un rotor (12) de dicha fratasadora (10); y caracterizado por:

(C): desaplicar automáticamente un freno (100) al ser entregado par de accionamiento a dicho sistema (46) de transmisión del par desde dicho órgano motor (16), permitiéndose por tanto la entrega de par de accionamiento a dicho rotor (12); y

(D): aplicar automáticamente dicho freno (100) en ausencia de entrega de par de accionamiento a dicho sistema (46) de transmisión de par desde dicho órgano motor (16), inhibiéndose por tanto la rotación de la fratasadora de acabado.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la magnitud de las fuerzas de frenado generadas al aplicarse el freno aumentan al aumentar la magnitud del par de retroceso aplicado a dicho sistema (46) de transmisión de par por dicho rotor (12).

17. El método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que los pasos de desaplicación y aplicación se ejecutan en respuesta al movimiento de un componente (44, 80, 104) movible axialmente de dicho sistema (46) de transmisión de par entre dichas posiciones primera y segunda del mismo, al serle aplicado un par de accionamiento y al cesar la entrega del par de accionamiento al mismo, respectivamente.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dicho componente (44, 80, 104) comprende una rueda dentada (80) de accionamiento con dientes en ángulo, que es sometida a fuerzas de reacción axiales al transmitir un par entre ella misma y una rueda dentada accionada (82) engranada, de dicho sistema (46) de transmisión de par.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicha rueda dentada (80) de accionamiento comprende un sinfín y dicha rueda dentada (82) accionada engranada comprende una rueda dentada helicoidal.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que

(A): dicho freno (100) comprende un freno (102, 104) de cono,

(B): el paso de desaplicación comprende llevar un cono (104) de dicho freno de cono, separándolo de un receptáculo (102) de acoplamiento del citado freno de cono, y

(C): el paso de aplicación comprende llevar a dicho cono (104) a aplicación con el mencionado receptáculo (102).

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21. El método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el paso de aplicación comprende imponer dichas fuerzas de carga generadas mediante resorte, sobre dicho cono (104).

22. El método de acuerdo con la reivindicación 21, en el que el paso de aplicación comprende, además, imponer fuerzas de retroceso sobre dicho componente (44) a partir de dicho rotor (12), impulsando dichas fuerzas de retroceso a dicho componente (44) y a dicho cono (104) para moverlos axialmente con el fin de aplicar fuerzas de frenado que aumenten al aumentar la fuerza de retroceso.