ES2336501T3 - Sistema de frenado hidrostatico. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de frenado (1), que comprende: un engranaje de corona circular (3) que contiene un fluido en su interior; al menos un engranaje planetario (4), dispuesto dentro del engranaje de corona circular y engranado de forma rotatoria con él; caracterizado porque comprende así mismo: un divisor (12) dispuesto dentro del engranaje de corona circular para crear al menos un compartimento interno (14), en el que el engranaje planetario está dispuesto dentro del compartimento, y al menos un canal (8) dispuesto dentro del divisor; y un medio (10) para restringir el flujo de fluido a través del canal para controlar el movimiento rotacional relativo entre el engranaje planetario y el engranaje de corona circular.
Description
Sistema de frenado hidrostático.
La presente invención se refiere al campo de los
sistemas de frenado y, en particular, al de los sistemas de frenado
de resistencia de líquido.
Los sistemas de frenado son empleados en muchas
áreas tecnológicas, incluyendo vehículos de motor y diversos tipos
de maquinaria. Los frenos de fricción, como por ejemplo los frenos
de tambor o los frenos de disco, son habitualmente utilizados para
ralentizar y detener los árboles rotatorios de los vehículos y de la
maquinaria. Sin embargo, existen ciertas desventajas asociadas con
el frenado de fricción. Una desventaja específica es el desgaste de
las pastillas o zapatas de freno y de los discos, que contactan para
ralentizar el movimiento rotatorio del árbol por fricción. Una
desventaja adicional es la generación de calor generada por la
fricción y, así mismo, la necesidad de suprimir ese calor para
evitar la deformación.
Así mismo, son conocidos otros tipos distintos
de sistemas de frenado. Un tipo de sistema de frenado que no se
basa en la fricción es un freno de resistencia de líquido. Este tipo
de freno puede basarse en una o más bombas de engranajes. Una
simple bomba de engranajes 100 se muestra en la Figura 1 de los
dibujos que se acompañan. La bomba de engranajes comprende un
engranaje accionador 102 y un engranaje intermedio 104 dispuesto
dentro de una carcasa 101. La rotación del engranaje accionador 102
mediante el árbol 103 provoca que el engranaje 104 rote. Cuando los
engranajes 102, 104 rotan se separan en el lado de entrada 105 de la
bomba 100. Esto crea un área de baja presión en el lado de entrada
105, aspirando de esta forma el fluido hasta el interior de la
bomba. El fluido es conducido por los engranajes 102, 104 (dentro de
los pequeños volúmenes 107) hasta el lado de salida 106, donde la
conexión de los engranajes desplaza el fluido. Típicamente, los
huelgos mecánicos de las bombas de engranaje son pequeños para
evitar las fugas de fluido hacia atrás.
Los frenos de resistencia de líquido utilizan el
principio básico de una bomba de engranaje pero con la entrada y la
salida conectadas conjuntamente mediante una válvula. Aunque la
válvula permanece abierta, el árbol puede girar libremente,
bombeando fluido alrededor del sistema. Una vez que la válvula se
cierra, la presión del fluido incrementa y restringe la rotación de
los engranajes y, por tanto, del árbol.
Debido a su funcionamiento sin fricción, los
frenos de resistencia de líquido son especialmente adecuados en
aplicaciones en las que los costes de mantenimiento de sustitución
de las pastillas de freno gastadas son elevados o en aquellos
supuestos en los que un desgaste fuerte y constante convierte el
funcionamiento las pastillas de freno en demasiado costoso (como
por ejemplo en vehículos de gran tamaño como los camiones de
minería). El funcionamiento sin fricción se utiliza así mismo en
aplicaciones en las que la generación de calor o la distorsión del
material constituye un problema (como por ejemplo en aplicaciones de
microfrenado o en entornos de explosivos). Los frenos de
resistencia de líquido son también apropiados en aplicaciones de
frenado regenerativas, en las que el exceso de energía generada
durante el frenado puede ser capado y reaplicado a una tarea
alternativa (como por ejemplo en sistemas de frenado regenerativos
utilizados en sistemas de carril ligero y coches de Fórmula Uno de
última generación).
Un ejemplo de este tipo de freno se describe en
la Patente estadounidense No. 5,558,187. El aparato comprende un
cárter hermético a los fluidos en la cual está dispuesto un
engranaje de conexión rotacional con un árbol que incorpora una
porción del mismo exteriormente accesible que puede conectarse de
forma rotatoria con un árbol. Una pluralidad de compartimentos
están conformados con el cárter y los compartimentos están en
comunicación de fluido unos con otros mediante unas válvulas que
pueden abrirse y cerrarse. El cárter está prácticamente lleno de un
fluido que puede fluir a través de las válvulas en relación directa
con la apertura de las válvulas. El aparato comprende así mismo una
pluralidad de engranajes divisores de los compartimentos conectados
de forma rotatoria con el engranaje rotacional del árbol y que está
situado en cooperación con las paredes de los compartimentos para
crear unas juntas restrictoras entre los compartimentos. Cuando las
válvulas se cierran, el flujo de fluido entre los compartimentos se
retrasa y la presión del fluido se incrementa. La presión
incrementada del fluido ralentiza los engranajes lo cual, a su vez,
ralentiza el árbol de rotación conectado con el engranaje de
conexión rotacional, reduciendo de forma simultánea la presión del
fluido.
Una desventaja de este sistema es que el freno
tendrá un diámetro sustancialmente mayor que el árbol, lo que se
traduce en la necesidad de un espacio adicional y en un coste
adicional en términos de componentes.
La Patente estadounidense No. 2,758,573 divulga
una unidad hidráulica tipo engranaje que emplea un miembro anular
dentado por dentro en combinación con un miembro interior dentado
por fuera engranado con los dientes del miembro anular.
Resulta deseable contar con un sistema de
frenado de resistencia de líquido que proporcione un rendimiento
mejorado con respecto a los frenos conocidos de este tipo.
De acuerdo con un primer aspecto de la
invención, se proporciona un sistema de frenado que comprende:
- \quad
- un engranaje de corona circular que contiene en el interior un fluido;
- \quad
- al menos un engranaje planetario, dispuesto dentro del engranaje de corona circular y en contacto rotatorio con él;
caracterizado porque comprende así
mismo:
- \quad
- un divisor dispuesto dentro del engranaje de corona circular para crear al menos un compartimento interno, en el que el engranaje planetario está dispuesto dentro del compartimento; y
- \quad
- al menos un canal dispuesto en el divisor; y
- \quad
- un medio para restringir el flujo de fluido a través del canal para controlar el movimiento rotacional relativo entre el engranaje planetario y el engranaje de corona circular.
El medio para controlar el medio de fluido
dentro del sistema puede comprender una válvula, en el que la
válvula puede cerrarse para restringir el flujo de fluido dentro
del sistema, restringiendo de esta forma el movimiento rotacional
relativo restringido entre los engranajes planetarios y el engranaje
de corona circular.
La válvula puede estar dispuesta entre dos lados
de un engranaje planetario, o entre un par de engranajes.
El o cada engranaje planetario puede estar
dispuesto dentro de un compartimento para dividir el compartimento
en al menos dos porciones. Al menos un canal puede estar dispuesto
dentro del divisor, en el que el o cada canal está dispuesto entre
una primera porción del compartimento y una segunda porción del
compartimento. El fluido puede fluir a través del canal. Una
válvula puede estar dispuesta en el o en cada canal, en el que la
válvula puede cerrarse para restringir el flujo de fluido dentro del
sistema, restringiendo de esta forma el movimiento rotacional
relativo entre los engranajes planetarios y el engranaje de corona
circular.
El sistema de frenado puede comprender un par de
placas de cubierta, las cuales, junto con el engranaje de corona
circular, proporcionan un cárter del sistema de frenado. El cárter
es, de modo preferente, estanco a los fluidos. Una placa puede
estar conectada al engranaje de corona circular y la otra placa al
divisor y/o al eje central del o de cada engranaje planetario. De
esta forma, el eje central del o de cada engranaje planetario puede
estar fijado con respecto al divisor. Como alternativa, los
engranajes planetarios pueden extenderse a través de una de las
placas para su conexión directa con un elemento al cual va a
aplicarse el frenado. Las placas de cubierta pueden ser rotatorias
unas respecto a otras.
El o cada engranaje planetario puede estar
dispuesto dentro de un compartimento, de tal manera que esté
sustancialmente al nivel de la pared del compartimento en al menos
un punto, dividiendo de esta forma el compartimento en al menos dos
porciones.
El o cada canal puede estar dispuesto entre dos
porciones de un solo compartimento, o puede estar dispuesto entre
dos porciones de diferentes compartimentos.
El sistema de frenado puede incluir una
pluralidad de engranajes planetarios, estando cada engranaje
planetario dispuesto dentro de un correspondiente compartimento y
engranado de forma rotatoria con el engranaje de corona circular.
El sistema puede comprender una correspondiente pluralidad de
canales. En una forma de realización, cada canal está dispuesto
entre una pluralidad de engranajes planetarios. Los canales pueden
estar unidos entre sí para reducir el número de válvulas requerido.
El número de engranajes planetarios y el tamaño de esos engranajes
puede ser seleccionado para potenciar al máximo el rendimiento
deseado del sistema de frenado para un conjunto concreto de
parámetros operativos (par de torsión, tamaño, relación de engranaje
deseada, etc.).
El sistema de frenado puede ser empleado para
aplicar una fuerza de frenado entre un elemento rotatorio, como por
ejemplo un árbol, una rueda, una cinta transportadora, fijado al
engranaje de corona circular y un segundo elemento fijo, como por
ejemplo una pared, el chasis de un vehículo u otro elemento fijo,
fijado al divisor. La restricción del flujo de fluido dentro del
sistema para restringir el movimiento rotacional relativo entre los
engranajes planetarios y el engranaje de corona circular provoca el
frenado del elemento rotatorio. La disposición puede también
invertirse, de manera que el engranaje de corona circular esté unido
al elemento fijo y el divisor esté conectado al elemento
rotatorio.
El sistema de frenado puede así mismo ser
utilizado para aplicar una fuerza entre dos elementos rotatorios,
por ejemplo, dos árboles. En esta disposición, el flujo restrictivo
de fluido dentro del sistema para restringir el movimiento
rotacional relativo entre los engranajes planetarios y el engranaje
de corona circular restringe la rotación de los elementos
rotatorios unos con respecto a otros, proporcionando con ello un
engranaje de accionamiento entre ellos. El sistema de frenado
proporciona de esta forma el frenado relativo entre los dos
elementos rotatorios. Por ejemplo, un primer árbol puede ser
accionado de forma rotatoria por un medio de accionamiento, y un
segundo árbol puede estar acoplado al primer árbol mediante el
sistema de frenado de la presente invención. La restricción del
flujo de fluido dentro del sistema de frenado restringe el
movimiento rotacional relativo entre los primero y segundo árboles,
provocando de esta forma la rotación del segundo árbol.
Como se expuso con anterioridad, el sistema de
frenado de la presente invención es un sistema para controlar,
impedir o restringir el movimiento rotacional relativo entre dos
elementos. El sistema puede alternativamente describirse como un
mecanismo de bloqueo rotacional, un medio de acoplamiento rotacional
o un dispositivo de impedancia rotacional. El sistema puede ser
utilizado para detener el movimiento rotacional (evitando el
movimiento rotacional relativo entre un elemento rotativo y un
elemento fijo) o para provocar el movimiento rotacional (impidiendo
el movimiento rotacional relativo entre un elemento accionado y un
elemento susceptible de accionamiento). El sistema de frenado puede
ser incorporado en un árbol rotatorio, por ejemplo, un árbol
impulsor.
La disposición de la presente invención presenta
varias ventajas con respecto a los sistemas de frenado de
resistencia de líquido. Para un tamaño de freno determinado, la
presente invención proporcionará un par de torsión de frenado más
alto que el sistema de frenado "externo" descrito en la Patente
estadounidense No. 5,558,187 y, por consiguiente, efectuará una
parada más rápida. La presente invención, por tanto, requiere menos
espacio y conlleva un coste menor para conseguir el nivel de par de
torsión requerido. Así mismo, dado que los engranajes planetarios
están dispuestos dentro del engranaje de corona circular, el sistema
de frenado puede estar dispuesto dentro de un árbol.
Así mismo, dado que los engranajes planetarios
están dispuestos dentro de los engranajes de corona dentada
accionado, el entero sistema está enterrado dentro del engranaje
interior. Ello posibilita que se emplee un sistema de frenado de
fricción auxiliar en la misma posición, pero externo al sistema de
frenado de resistencia de líquido de la invención.
En una disposición, el primer elemento, como por
ejemplo un árbol rotatorio, una rueda o una cinta transportadora,
está conectado al engranaje de corona circular. De modo preferente,
una placa de cubierta está fijada al engranaje de corona circular y
el primer elemento está fijado a aquella. Un segundo elemento (fijo)
está conectado al divisor. De modo preferente, una placa de
cubierta está fijada al divisor y el segundo elemento está fijado a
aquélla. La restricción del flujo de fluido dentro del sistema
provoca el frenado del primer elemento con respecto al segundo
elemento. El primer elemento puede estar conectado directamente al
engranaje de corona circular (o a la placa de cubierta) o puede
estar conectado a través de al menos otro engranaje para
proporcionar la relación rotacional o par de torsión deseada.
Por ejemplo, el sistema puede comprender un solo
engranaje planetario dispuesto dentro de un único compartimento
dentro del divisor, dividiendo el compartimento en dos porciones. Un
solo canal existente en el divisor conecta las dos porciones del
compartimento. Una placa de cubierta trasera puede estar conectada
al eje central del engranaje planetario, de manera que el engranaje
planetario quede libre para rotar sobre este eje. La placa trasera
está también conectada al divisor y a un elemento fijo, por ejemplo,
una pared. Una placa de cubierta frontal puede estar conectada al
engranaje de corona circular y un árbol rotatorio puede estar
conectado a aquella. Cuando el árbol rota, la placa frontal y el
engranaje de corona circular rotan también, y el engranaje
planetario es, a su vez, obligado a rotar por medio de su conexión
con el engranaje de corona circular. Cuando la válvula del canal se
cierra, el flujo de fluido a través del canal se restringe,
restringiendo con ello el movimiento relativo entre el engranaje
planetario y el engranaje de corona circular provocando el frenado
del árbol.
En otra disposición, el primer elemento está
conectado al divisor, de modo preferente mediante su fijación a una
placa de cubierta. El primer elemento puede estar conectado
directamente al divisor (o a la placa de cubierta) o puede estar
conectado a través de al menos otro engranaje para proporcionar la
relación o par de torsión rotacional deseada.
En otra disposición, el primer elemento está
conectado al divisor, de modo preferente mediante su fijación a una
placa de cubierta. El primer elemento puede estar conectado
directamente al engranaje planetario (o a la placa de cubierta) o
puede estar conectado mediante al menos otro engranaje para
proporcionar la relación o par de torsión rotacional deseada.
El sistema de frenado puede así mismo ser
utilizado para conectar dos árboles entre sí. Un primer árbol está
conectado al engranaje de corona circular. De modo preferente, una
placa de cubierta está fijada al engranaje de corona circular y el
primer árbol está fijado a aquélla. Un segundo árbol está conectado
al divisor. De modo preferente, una placa de cubierta está fijada
al divisor y el segundo árbol está fijado a aquélla. La restricción
del flujo de fluido dentro del sistema, por ejemplo, mediante el
cierre de una válvula, provoca una conexión impulsora entre el
primero y el segundo árboles. Cuando se permite que el fluido fluya
libremente por dentro del sistema, los engranajes planetarios
pueden rotar y de esta forma los primero y segundo árboles pueden
rotar uno con respecto a otro.
De acuerdo con diversas formas de realización de
la invención, los elementos fijos o rotatorios pueden estar
conectados al engranaje o engranajes planetarios. El engranaje
planetario puede estar directamente conectado a un elemento o su
eje central puede estar fijado a una placa de cubierta la cual, a su
vez, esté fijada al elemento. El divisor y los engranajes
planetarios pueden estar conectados al mismo elemento.
El fluido contenido en el sistema de frenado es,
de modo preferente, un fluido hidráulico sustancialmente no
comprimible. El fluido debe, de modo preferente, ser capaz de
soportar una presión y una temperatura elevadas sin vaporización.
El fluido puede ser un aceite.
El sistema de frenado puede así mismo comprender
un medio para retirar o insertar fluido para controlar la presión
del fluido dentro del cárter o para su uso en un frenado
regenerativo.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un árbol que comprende un sistema de frenado de acuerdo
con lo descrito en las líneas anteriores.
La Figura 1 es una vista en alzado de una bomba
de engranaje simple;
la Figura 2 es una vista en alzado de una forma
de realización del sistema de frenado de la presente invención con
un solo engranaje planetario;
la Figura 3 es una vista en alzado de una
segunda forma de realización del sistema de frenado de la presente
invención con dos engranajes planetarios;
la Figura 4 es una vista en perspectiva de la
forma de realización de la Figura 3;
la Figura 5 es una vista en alzado de una
tercera forma de realización del sistema de frenado de la presente
invención;
la Figura 6 es una vista en perspectiva de la
forma de realización de la Figura 5;
la Figura 7a es una vista en perspectiva del
engranaje de corona circular y de la placa frontal de un sistema de
frenado de acuerdo con la presente invención conectados a un primer
árbol;
la Figura 7b es una vista en perspectiva del
divisor, de los engranajes planetarios y de la placa trasera del
sistema de frenado de la Figura 7a, conectados a un segundo
árbol;
la Figura 7c es una vista en sección transversal
del sistema de frenado de las Figuras 7a y 7b;
la Figura 8a es una vista en perspectiva del
engranaje de corona circular y de la placa frontal de un sistema de
frenado de acuerdo con la presente invención conectados a un
árbol;
la Figura 8b es una vista en perspectiva del
divisor de los engranajes planetarios y de la placa trasera del
sistema de frenado de la Figura 8a;
la Figura 8c es una vista en perspectiva del
sistema de frenado de las Figuras 8a y 8b;
la Figura 9a es una vista en perspectiva del
engranaje de corona circular y de la placa frontal de un sistema de
frenado de acuerdo con la presente invención conectados a una
correa;
la Figura 9b es una vista en perspectiva del
divisor, de los engranajes planetarios y de la placa trasera del
sistema de frenado de la Figura 9a; y
la Figura 9c es una vista en sección transversal
del sistema de frenado de las Figuras 9a y 9b.
La Figura 2 muestra una forma de realización del
sistema de frenado 1 de acuerdo con la presente invención. El
sistema de frenado comprende un engranaje de corona circular 3
conectado a una placa frontal (no mostrada). El sistema comprende
así mismo un divisor 12 dispuesto dentro del engranaje de corona
circular 3 para crear un compartimento interno 14. El divisor 12
está conectado a una placa trasera (no mostrada). Las placas
frontal y trasera, junto con el engranaje de corona circular forman
un cárter del sistema de frenado. El sistema comprende así mismo un
engranaje planetario 4 engranado de forma rotatoria con el engranaje
de corona circular 3 por medio de los dientes de interbloqueo 6, 7
y dispuesto dentro del compartimento 14 para dividir el
compartimento en dos porciones 11, 13. El eje central del engranaje
planetario está también conectado a la placa trasera.
El sistema de frenado incluye así mismo un canal
8 constituido dentro del divisor 12. El canal 8 está dispuesto
entre las dos porciones 11, 13 del compartimento 14. Un fluido está
dispuesto dentro del cárter. El fluido puede fluir a través del
canal 8. El sistema de frenado 1 comprende así mismo una válvula 10
dispuesta dentro del canal 8, pudiendo la válvula 10 cerrarse para
restringir el flujo de fluido a través del canal.
Con la válvula 10 abierta, cuando el engranaje
de corona circular 3 es accionado en dirección dextrorso
(directamente, o mediante su conexión a un árbol, polea, rueda,
correa o elemento similar) el engranaje planetario 2 puede también
ser rotado en dirección dextrorso, porque el engranaje planetario 4
está engranado con el engranaje de corona circular por medio de los
dientes 6, 7. El sistema actúa de manera eficaz como una bomba de
engranajes, de tal forma que se crea una presión de gran fluido
sobre un lado del engranaje planetario 4 dentro de la porción 11
del compartimento 14 y una zona de presión de bajo fluido sobre el
otro lado del engranaje planetario en la porción 13 del
compartimento 14. Esta diferencia de presión fuerza el fluido a
través del canal 8 desde la zona de gran presión 11 hasta la zona
de presión más baja 13. El fluido, por consiguiente, circula
continuamente por dentro del cárter cuando el engranaje de corona
circular 3 rota.
Cuando se desea detener o ralentizar el
engranaje de corona circular (y con ello el árbol, polea, rueda o
correa al cual está conectado el engranaje de corona circular), la
válvula 10 se cierra. La válvula puede cerrarse ya sea total o
parcialmente, dependiendo del grado de frenado requerido. El cierre
de la válvula impide (o restringe) el flujo de fluido a través del
canal. La presión de fluido en la zona 11, por consiguiente, se
incrementa. Este incremento de la presión impide (o restringe) la
rotación del engranaje planetario 4, lo cual, a su vez, impide (o
restringe) la rotación del engranaje de corona circular 3, lo que de
esta forma se traduce en la detención (o ralentización) del árbol o
de otro elemento al cual esté conectado el engranaje de corona
circular.
Las Figuras 3 y 4 muestran una segunda forma de
realización de un sistema de frenado 1 de acuerdo con la presente
invención. El sistema de frenado comprende un engranaje de corona
circular 3, que forma parte del cárter del sistema de frenado. El
engranaje de corona circular está conectado a un primer árbol 2a. El
sistema comprende así mismo un divisor 12 dispuesto dentro del
engranaje de corona circular 3 para crear dos compartimentos
internos 14a, 14b. El divisor 12 está conectado a un segundo árbol
2b. El sistema 1 comprende así mismo dos engranajes planetarios 4a,
4b, dispuestos cada uno dentro de un respectivo compartimento 14a,
14b. Los engranajes planetarios 4a, 4b están engranados de forma
rotatoria con el engranaje de corona circular por medio de los
dientes de interbloqueo 6, 7. Los engranajes planetarios son libres
de rotar sobre sus ejes. El divisor y los ejes centrales de los
engranajes planetarios están conectados, por ejemplo mediante una
placa de cubierta (no mostrada).
El sistema de frenado incluye así mismo dos
canales 8a, 8b conformados dentro del divisor 12. Cada canal 8a, 8b
está dispuesto entre los dos compartimentos 14a, 14b. Un fluido está
dispuesto dentro del cárter. El fluido puede fluir a través de los
canales 8. El sistema de frenado 1 comprende así mismo una válvula
10a, 10b dispuesta dentro de cada canal, pudiendo las válvulas 10
cerrarse para restringir el flujo de fluido a través del canal
respectivo.
Con las válvulas 10 abiertas, cuando el árbol
rotatorio 2a es accionado en dirección dextrorso, el engranaje de
corona circular también rota en dirección dextrorso. Si árbol 2b se
mantiene fijo, los engranajes planetarios 4 rotan también sobre sus
ejes en dirección dextrorso porque están engranados con el engranaje
de corona circular por medio de los dientes 6, 7. El sistema actúa
eficazmente como un par de bombas de engranajes, de tal manera que
una zona de presión de gran fluido 11a, 11b se crea sobre un lado de
cada engranaje planetario 4a, 4b forzando el fluido a través de los
canales 8a y 8b desde las zonas de gran presión 11a, 11b hasta las
zonas de presión más baja 13a, 13b. El fluido, por consiguiente, es
puesto en circulación de forma continua dentro del cárter cuando el
árbol 2a rota.
Cuando se desea detener o ralentizar el árbol
2a, las válvulas 10 se cierran. Las válvulas pueden cerrarse ya sea
completa o parcialmente dependiendo del grado de frenado requerido.
El cierre de las válvulas impide (o restringe) el flujo de fluido a
través de los canales. La presión del fluido en las zonas 11a y 11b,
por consiguiente, se incrementa. Este incremento de la presión
impide (o restringe) la rotación de los engranajes planetarios 4, lo
cual, a su vez, impide (o restringe) la rotación del engranaje de
corona circular 3, lo que se traduce en la detención (o
ralentización) de la rotación del árbol unido 2a.
Las Figuras 5 y 6 muestran una tercera forma de
realización de un sistema de frenado. El sistema de frenado
comprende un engranaje de corona circular 3. El engranaje de corona
circular forma parte de un cárter del sistema de frenado. El
sistema 1 comprende así mismo tres engranajes planetarios accionados
4a, 4b, 4c dispuestos dentro del engranaje de corona circular 3.
Los engranajes planetarios 4a, 4b, 4c están engranados de forma
rotatoria con el engranaje de corona circular por medio de los
dientes de interbloqueo 6, 7. El sistema comprende así mismo un
divisor 12 dispuesto dentro del engranaje de corona circular 3 para
crear un compartimento interno 14a, 14b, 14c para cada engranaje
planetario 4a, 4b, 4c. Cada engranaje planetario 4 está dispuesto
dentro de un compartimento 14 para dividir el compartimento en dos
porciones 11a, b, c, 13a, b, c. Los engranajes planetarios son
libres de rotar sobre sus ejes. El divisor está unido a los ejes
centrales de los engranajes planetarios, por ejemplo, mediante una
placa de cubierta (no mostrada). Uno o más elementos, como por
ejemplo un árbol rotatorio, una polea o una correa pueden estar
conectados al engranaje de corona circular, al divisor, o a un
engranaje planetario, por ejemplo, por medio de las placas frontal y
trasera que forman parte del cárter del sistema de frenado.
El sistema de frenado incluye así mismo tres
canales 8a, 8b, 8c conformados dentro del divisor 12. Como en la
forma de realización mostrada en las Figuras 3 y 4, cada canal 8a,
8b, 8c, está dispuesto entre un par de engranajes planetarios 4a,
4b, 4c. Un fluido está dispuesto dentro del cárter. El fluido puede
fluir a través de los canales 8. El sistema de fluido 1 comprende
así mismo una válvula 10a, 10b, 10c dispuesta dentro de cada canal,
pudiendo la válvula 10 cerrarse para restringir el flujo de fluido a
través del canal respectivo.
El funcionamiento del sistema de frenado
mostrado en las Figuras 5 y 6 es sustancialmente el mismo al
descrito con anterioridad con referencia a la Figura 2 o a las
Figuras 3 y 4, dependiendo de si el árbol rotatorio está conectado
al engranaje de corona circular 3, al divisor 12 o a un engranaje
planetario 4.
Otra disposición del sistema de frenado de la
presente invención se muestra en la Figura 7, en la cual el sistema
de frenado se utiliza para conectar dos árboles 2a, 2b entre sí.
Como se muestra en las Figuras 7a, 7b, el primer árbol 2a está
conectado a la placa frontal 15 del sistema de frenado y por tanto
al engranaje de corona circular 3. El segundo árbol 2b está
conectado a la placa trasera 16 y por tanto al divisor 12. Los ejes
centrales de los engranajes planetarios 4a, 4b están también
conectados a la placa trasera 16. El sistema de frenado 1 funciona
sustancialmente de acuerdo con lo descrito con anterioridad con
referencia a los demás dibujos. El cierre de las válvulas 10 para
restringir el movimiento rotacional relativo entre los engranajes
planetarios 4a, 4b, y el engranaje de corona circular 3 provoca un
engranaje de accionamiento entre los primero y segundo árboles 2a,
2b. Cuando las válvulas 10 están abiertas, los engranajes
planetarios 4 pueden rotar y por tanto los primero y segundo árboles
2a, 2b pueden rotar uno con respecto a otro. Este tipo de sistema
puede ser utilizado para acoplar un árbol accionado a un árbol
susceptible de accionamiento. Por ejemplo, si el árbol 2a es
accionado de forma rotatoria mediante un medio de accionamiento, el
cierre de las válvulas 10 restringirá el movimiento rotacional
relativo entre el árbol 2a y el árbol 2b, provocando con ello que
el árbol 2b rote con el árbol 2a. Este tipo de sistema puede también
ser utilizado como sistema de suministro de par de torsión variable
o como sistema de desconexión de seguridad.
Otra disposición se muestra en la Figura 8. Esta
disposición es similar a la mostrada en la Figura 7 excepto porque
la placa trasera 16 está conectada a un objeto fijo, como por
ejemplo una pared 5, en lugar de a un árbol. En esta disposición,
el cierre de las válvulas para restringir el movimiento rotacional
relativo entre los engranajes planetarios 4 y el engranaje de
corona circular 3 provoca que el árbol 2 frene. Cuando las válvulas
están abiertas, los engranajes planetarios pueden rotar y el árbol
queda también libre para rotar. Dicho sistema puede ser utilizado
proporcionar un frenado variable del árbol.
Otra disposición se muestra en la Figura 9. Esta
disposición es similar a la mostrada en la Figura 8, excepto porque
el engranaje de corona circular es accionado por una correa 2 en
lugar de por un árbol.
Aparte de ello, el funcionamiento del sistema es
el mismo que el descrito con anterioridad para la Figura 8.
Las palabras "comprende/que comprende" y
las palabras "que tiene/que incluye", cuando son utilizadas en
la presente memoria con referencia a la presente invención, se
utilizan para significar la presencia de características
distintivas, números enteros, etapas o componentes referidos pero no
precluye la presencia o adición de una o más características
distintivas, números enteros, etapas, componentes distintos o grupos
de estos/as.
Debe apreciarse que determinadas características
distintivas de la invención, las cuales se han descrito por razones
de claridad en el contexto de formas de realización separadas,
pueden así mismo disponerse combinadas en una sola forma de
realización. Al contrario, diversas características distintivas de
la invención las cuales se han descrito, por razones de brevedad,
en el contexto de una sola forma de realización, pueden así mismo
disponerse de forma separada o en cualquier subcombinación
apropiada.
Claims (14)
1. Un sistema de frenado (1), que comprende:
- \quad
- un engranaje de corona circular (3) que contiene un fluido en su interior;
- \quad
- al menos un engranaje planetario (4), dispuesto dentro del engranaje de corona circular y engranado de forma rotatoria con él;
caracterizado porque comprende así
mismo:
- \quad
- un divisor (12) dispuesto dentro del engranaje de corona circular para crear al menos un compartimento interno (14), en el que el engranaje planetario está dispuesto dentro del compartimento, y
- \quad
- al menos un canal (8) dispuesto dentro del divisor; y
- \quad
- un medio (10) para restringir el flujo de fluido a través del canal para controlar el movimiento rotacional relativo entre el engranaje planetario y el engranaje de corona circular.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un sistema de frenado de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el medio para controlar el flujo de
fluido dentro del sistema comprende una válvula (10), en el que la
válvula puede cerrarse para restringir el flujo de fluido dentro
del sistema, restringiendo de esta forma el movimiento rotacional
relativo entre los engranajes planetarios y el engranaje de corona
circular.
3. Un sistema de frenado de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, que comprende así mismo un par de placas de
cubierta, en el que las placas de cubierta y el engranaje de corona
circular proporcionan conjuntamente un cárter del sistema de
frenado.
4. Un sistema de frenado de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, en el que:
- \quad
- el al menos un engranaje planetario (4) está dispuesto dentro del compartimento para dividir el compartimento en al menos dos porciones (11, 13);
- \quad
- el o cada canal (8) está dispuesto entre una primera porción (11) del compartimento y una segunda porción (14) del compartimento; y
- \quad
- el fluido puede fluir a través del canal (8); y comprende así mismo una válvula (10) dispuesta en el o en cada canal, en el que la válvula puede cerrarse para restringir el flujo de fluido a través del canal, restringiendo de esta forma el movimiento rotacional relativo entre los engranajes planetarios y el engranaje de corona circular.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Un sistema de frenado de acuerdo con las
reivindicaciones 3 o 4, en el que la o cada válvula (10) está
dispuesta entre dos lados de un engranaje planetario, o entre un par
de engranajes planetarios.
6. Un sistema de frenado de acuerdo con las
reivindicaciones 4 o 5, en el que una placa de cubierta está
conectada al engranaje de corona circular y la otra placa de
cubierta está conectada al divisor (12) y/o al eje central del o de
cada engranaje planetario (4).
7. Un sistema de frenado de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el o cada canal
(8) está dispuesto entre dos porciones (11, 13) de un solo
compartimento (14).
8. Un sistema de frenado de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el o cada canal
está dispuesto entre una porción de un primer compartimento (14a) y
una porción de un segundo compartimento (14b).
9. Un sistema de frenado de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el o cada
engranaje planetario (4) está dispuesto dentro de un compartimento
(14) de manera que esté sustancialmente al mismo nivel que la pared
del compartimento en al menos un punto, dividiendo de esta forma el
compartimento en al menos dos porciones.
10. Un sistema de frenado de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende una
pluralidad de engranajes planetarios (4), cada uno dispuesto dentro
del engranaje de corona circular (3) y engranado de forma rotatoria
con él, y una correspondiente pluralidad de canales (8).
11. Un sistema de frenado de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que cada canal (8) está dispuesto entre un
par de engranajes planetarios (4).
12. Un sistema de frenado de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, que comprende así mismo unos
medios para retirar o insertar fluido para controlar la presión de
fluido dentro del cárter para su uso en el frenado
regenerativo.
13. Un sistema de frenado de acuerdo con
cualquier reivindicación precedente, que comprende así mismo un
sistema de frenado secundario para aplicar una fuerza de frenado
directamente sobre el engranaje de corona circular o sobre una de
las placas de cubierta.
14. Un árbol que comprende un sistema de frenado
de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
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