ES2340182T3 - Acoplamiento. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato (R-S) por unos medios motor (M), previsto para colocarse entre la conexión de salida de funcionamiento de dichos medios motor (M) y la conexión de entrada de funcionamiento de dicho aparato (R-S) cuya activación es controlada, caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende: - una bomba de aletas que comprende un rotor (1), al menos una aleta (4) llevada por dicho rotor (1), un cuerpo giratorio (3) que aloja dicho rotor (1), una cámara de bombeo (12) definida por dicho cuerpo giratorio (3), no teniendo dicha cámara de bombeo (12) una salida excepto para las pérdidas, y uno de dichos componentes, entre el rotor (1) y el cuerpo giratorio (3), estando conectado en la conexión de salida de funcionamiento de los medios motor (M), mientras que el otro de los componentes está conectado a la conexión de entrada de funcionamiento del aparato (R-S) a controlar; - y unos medios de suministro (V) previstos para suministrar un líquido a dicha cámara de bombeo (12), siendo estos medios de suministro (V) adecuados para colocarse en una primera condición en la cual se suministra líquido a la cámara de bombeo (12) o en una segunda condición en la cual no se suministra líquido a la cámara de bombeo (12), como una consecuencia de la verificación de la necesidad o no de activar dicho aparato controlado (R-S), entendiéndose la condición de no suministro en el sentido de un suministro reducido para compensar sensiblemente las pérdidas de estanqueidad.

Description

Acoplamiento.

El objeto de la presente invención es un dispositivo previsto para interrumpir, al menos en parte, la activación de un aparato accionado por unos medios motor, durante los periodos de tiempo en los que el funcionamiento de dicho aparato no es necesario. Dicho dispositivo es conocido en el documento DE 19 628 742.

En el campo de la automoción se utilizan algunas bombas denominadas "bombas de vacío", que habitualmente son bombas de aletas, y cuya finalidad es la de generar y mantener una depresión en un tanque de aire. Esta depresión sirve principalmente para accionar los servomotores que asisten un freno neumático, así como también otros aparatos posibles que para su funcionamiento necesitan utilizar una depresión. Después de generar inicialmente la depresión, el funcionamiento de estas bombas de vacío sirve para compensar el consumo de depresión efectuado por los aparatos conectados al tanque, y para las pérdidas. Estos aparatos no están permanentemente en funcionamiento, y las pérdidas se reducen, por lo que hay periodos de tiempo que pueden tener una duración destacable, durante la cual el funcionamiento de la bomba de vacío no está en uso. No obstante, según la técnica común, las bombas de vacío están permanentemente accionadas por el motor. La consecuencia es una absorción de potencia innecesaria y, por lo tanto, un consumo de combustible innecesario, así como un desgaste innecesario de los componentes de la
bomba.

La activación de la bomba de vacío solamente cuando se requiere su funcionamiento permitiría reducir la potencia total solicitada por el motor y por lo tanto el consumo de combustible, así como reducir el desgaste de los componentes y por ello incrementar la duración de su funcionamiento, además de permitir también la oportunidad de materiales alternativos, menos costosos para fabricar los componentes de la bomba, en vista de su menor esfuerzo.

Además de la aplicación habitual mencionada anteriormente, existe en la técnica otros casos en los cuales el funcionamiento de un aparato accionado por motor solamente es útil durante algunos periodos de tiempo en los que tienen lugar circunstancias particulares, mientras su funcionamiento es superfluo durante otros periodos de tiempo, en los que el aparato podría mantenerse inactivo, evitando así la absorción de potencia y desgaste. Como ejemplos de tales casos pueden mencionarse, para vehículos a motor, la bomba para el fluido de refrigeración del motor, la bomba para el servomotor de dirección, el generador eléctrico y el compresor neumático para camiones. La invención también podría encontrar aplicación en la bomba para lubricar aceite, la bomba de aceite-vacío combinado y la bomba de baja presión para aceite diesel, con el fin de proporcionar un sistema adecuadamente regulado previsto para llevar a cabo un deslizamiento variable según la necesidad, entre el accionamiento del motor y el aparato, incluso sin interceptar por completo el funcionamiento del aparato.

En vista de lo anterior, un objeto principal de esta invención es proporcionar un dispositivo adecuado para activar el funcionamiento de un aparato solamente cuando realmente se requiere este funcionamiento. Otro objeto de la invención es llevar a cabo la transición desde una condición de activación a una condición inactiva, y viceversa, de un modo gradual, tal que no se produzcan tensiones dañinas. Otro objeto es lograr los objetos expuestos mediante el uso de medios fiables y relativamente simples de coste limitado.

El objeto de la invención es lograr mediante un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato por unos medios motor, previsto para colocarse entre la conexión de salida de funcionamiento y dichos medios motor y la conexión de entrada de funcionamiento de dicho aparato cuya activación es controlada, estando este dispositivo compuesto por: - una bomba de aletas que comprende un rotor, al menos una aleta llevada por dicho rotor y un cuerpo giratorio que forma la cámara de bombeo, estando esta cámara de bombeo exenta de una salida (excepto las pérdidas de estanqueidad), y uno de los componentes, entre el rotor y el cuerpo giratorio, estando conectado a la conexión de salida de funcionamiento de los medios motor, mientras que el otro de los componentes está conectado a la conexión de entrada de funcionamiento del aparato a controlar; - y unos medios de suministro previstos para suministrar líquido a dicha cámara de bombeo, siendo estos medios de suministro adecuados para colocarse en una primera condición en la que se suministra líquido a la cámara de bombeo y en una segunda condición en la que no se suministra líquido a la cámara de bombeo, como consecuencia de la verificación de la necesidad, o respectivamente de la no necesidad, de activar dicho aparato controlado.

En su concepción, el dispositivo tiene el carácter de una bomba volumétrica, de per se históricamente conocida (ver la configuración Oldham-Franchot del año 1861), consistiendo la nueva idea en la supresión de la conexión de salida de líquido de la bomba y la regulación de la salida de líquido a través de juegos adecuados entre las partes en movimiento, o a través de una válvula de control para el sistema de deslizamiento anteriormente mencionado.

De esta manera, cuando se suministra el líquido a la cámara de bombeo y no puede ser suministrado de forma cuantitativa en ausencia de una conexión de salida, el líquido contenido en la cámara de bombeo constituye un "bloqueo hidráulico" que evita el giro relativo entre el rotor y el cuerpo giratorio, por lo que la bomba de aletas gira sensiblemente como una pieza sólida, y transmite el funcionamiento desde los medios motor al aparato controlado. En esta primera condición, las pérdidas de líquido debido a los cierres estancos imperfectos o a otras causas solamente permiten un giro muy limitado entre el rotor y el cuerpo giratorio de la bomba, y esto no modifica de forma sustancial el comportamiento descrito.

Cuando, o de lo contrario, no se suministra líquido a la cámara de bombeo, el líquido contenido en el interior se expulsa de forma gradual a través de las pérdidas, hasta que el bloqueo hidráulico anterior se suprime y se permite el giro prácticamente libre entre el rotor y el cuerpo de bomba giratorio, con lo cual en esta segunda condición el dispositivo se comporta como una junta de vacío y no transmite más el funcionamiento al aparato controla-
do.

Es importante resaltar que el paso desde la condición de accionamiento a la condición de no-accionamiento, y viceversa, tiene lugar de una forma gradual, debido al grado de suministro de líquido muy limitado permitido por las pérdidas, y sin dar lugar a ninguna tensión impulsiva o anormal. Si es necesario, el aspecto gradual de este paso puede regularse al proporcionar de forma adecuada las pérdidas de estanqueidad, y cuando esto resulta ser necesario o adecuado para un mejor funcionamiento del dispositivo, las pérdidas de estanqueidad pueden integrarse con pequeños pasos dispuestos para este fin.

El líquido dirigido a la cámara de bombeo puede suministrarse bajo presión, o puede succionarse con la propia bomba. La condición de no suministro no debería realizarse como una ausencia de suministro total, que podría llevar a una ausencia dañina de lubricación, sino en el sentido de un suministro tan reducido que puede compensarse de una forma sensiblemente completa por las pérdidas de estanqueidad.

El dispositivo de acuerdo con la invención puede incorporarse en el propio aparato controlado, o puede constituir un instrumento que se interpone entre el aparato controlado y sus medios motor.

En diversos casos, el líquido previsto para hacer funcionar el dispositivo puede ser el mismo líquido suministrado, por cualquier razón, al aparato controlado, y el suministro de este líquido se interrumpe cuando sea necesario por medio de una válvula. En otros casos, puede utilizarse un control mecánico para controlar la entrada de líquido en el dispositivo.

Estas y otras características, objetos y ventajas del objeto de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización, siendo un ejemplo no limitativo, y de algunas modificaciones de ésta, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 muestra la estructura de soporte de una bomba de vacío, representándose algunas partes de la bomba y los componentes del dispositivo de la invención en una vista explosionada.

La figura 2 muestra en una sección longitudinal algunas partes de una bomba de vacío y el dispositivo de la invención, incorporadas en la estructura de la bomba.

La figura 3 muestra una sección transversal tomada en correspondencia del rotor del dispositivo de la invención.

La figura 4 muestra, en una representación similar a la de la figura 2, una realización modificada.

La figura 5 muestra, en una representación similar a la de la figura 3, otra realización modificada.

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El dispositivo de la invención está principalmente previsto para su aplicación en el campo de la automoción para una bomba de vacío, y por este motivo la siguiente descripción se refiere a esa aplicación; sin embargo, al tener el cuenta la cantidad de fuerza involucrada, en el orden de un tamaño adecuado del dispositivo, éste puede realizarse para cualquier otra aplicación sobre un aparato accionado por motor cuyo funcionamiento no sea permanentemente requerido durante el funcionamiento del motor.

En esos casos en los que el tamaño del impedimento permite realizarlo así, el dispositivo puede alojarse dentro de algunas partes del aparato controlado; esto es generalmente el caso en la aplicación del dispositivo en una bomba de vacío. En el caso contrario, el dispositivo puede constituir una unidad separada, prevista para instalarse entre la conexión de salida de energía del motor y el aparato previsto para controlarse por el dispositivo.

Como se ha expuesto anteriormente, en esta memoria el dispositivo según la invención se describe y representa como aplicable en una bomba de vacío y se aloja dentro de la estructura de la bomba. En las figuras, la referencia S indica la estructura de soporte de la bomba de vacío, y la referencia R indica el rotor de dicha bomba de vacío. Estas son las únicas partes de la bomba de vacío que tienen una relación directa con el dispositivo de la invención, y por lo tanto el resto de las partes de la bomba de vacío no se han representado o descrito.

El dispositivo comprende un rotor 1, que se extiende con un eje 2 previsto para conectarse de forma mecánica a unos medios motor M, en particular a un eje de salida del motor del vehículo. Alrededor del rotor 1 se proporciona un cuerpo giratorio 3, que está mecánicamente conectado al rotor R de la bomba de vacío. Si es adecuado, ambos componentes R y 3 puede también ser sólido y constituyen un único componente. El rotor 1 del dispositivo lleva una o más aletas, según este ejemplo dos aletas 4, cooperando con la superficie interior, adecuadamente perfilada, del cuerpo giratorio 3 que define la cámara de bombeo 12. El rotor 1 se mantiene en posición dentro del cuerpo giratorio 3 por un anillo 5.

Puede resaltarse que la estructura del dispositivo corresponde a la estructura de una bomba de aletas, y que el cuerpo giratorio 3, que delimita la cámara de bombeo 12 corresponde al estator de una bomba de aletas convencional. Como en una bomba de aletas convencional, el cuerpo giratorio 3 presenta pasos 6 para la entrada hacia la cámara de bombeo 12. A estos pasos de entrada 6 corresponden pasos 7 formados en el tramo de rotor R donde está montado el cuerpo giratorio 3. Aunque a diferencia de una bomba de aletas convencional, el cuerpo giratorio 3 no presenta una abertura de salida desde la cámara de bombeo 12.

Como consecuencia, cuando se suministra líquido a las aberturas de entrada 6, llena la cámara de bombeo 12 y se pone bajo presión por las aletas 4, aunque no se encuentre ninguna de abertura de salida, excepto las pérdidas que existen en las regiones de estanqueidad las aletas 4 y el cuerpo giratorio 3, y entre el rotor 1 y el anillo 5. A través de estas pérdidas se establece un caudal, que sin embargo está muy limitado, y a este caudal corresponde una rotación relativa entre el rotor 1 y el cuerpo giratorio 3, siendo también esta rotación muy limitada. Sustancialmente, el cuerpo giratorio 3 es accionado casi con la misma velocidad de giro del rotor 1 por el bloqueo hidráulico producido por el líquido presente, que no puede ser expulsado de la cámara de bombeo 12, excepto a través de las mencionadas pérdidas. Por lo tanto, el dispositivo transmite al rotor R de la bomba de vacío el funcionamiento aplicado al eje 2 por los medios motor M a los cuales está conectado el eje 2.

Si, por el contrario, no se suministra líquido a las aberturas de entrada 6, el líquido presente en la cámara de bombeo 12 definida por el cuerpo giratorio 3 se expulsa gradualmente a través de las pérdidas, hasta que el bloqueo hidráulico finaliza y el rotor 1 puede girar de una manera sensiblemente libre dentro del cuerpo giratorio 3. Este no se acciona más, se detiene y con ello se detiene el rotor R de la bomba de vacío, que está mecánicamente conectada al cuerpo giratorio 3. Por lo tanto, el dispositivo ahora se comporta como una junta de vacío.

El paso de la condición de accionamiento a la condición de no accionamiento tiene lugar de forma gradual, ya que el flujo escaso permitido por las pérdidas ralentiza el vaciado de la cámara de bombeo 12 definida por el cuerpo giratorio 3. Una ralentización similar en el paso de la condición de no accionamiento a la condición de accionamiento se observa cuando se suministra de nuevo líquido al dispositivo. Por lo tanto, el paso desde una condición a otra siempre se lleva a cabo sin generar tensiones repentinas o intensas, que podrían dañar los componentes.

Cuando va lentamente, debido a las pérdidas limitadas, se considera excesivo, las pérdidas pueden integrarse de forma adecuada por medios de paso de cualquier forma proporcionada.

En la práctica, el funcionamiento del dispositivo puede ser controlado al suministrar o no, a través del conducto 8 (figura 2), aceite presurizado, que puede ser el mismo aceite previsto para la lubricación, refrigeración y estanqueidad de la bomba de vacío. Sin embargo, incluso durante aquellos periodos de tiempo que se consideran sin suministro, en realidad se suministrará siempre una pequeña cantidad de aceite, siendo esta pequeña cantidad suficiente para garantizar la lubricación del dispositivo y descargándose a través de las pérdidas (posiblemente integradas como se expone), sin provocar una resistencia de la bomba de vacío.

El suministro de aceite puede efectuarse por medio de una válvula V controlada por un sensor de presión Z (mecánico o electrónico) instalada curso arriba de la válvula anti-retorno con la cual está equipada la bomba de vacío, en cualquier punto del circuito mantenida en depresión por la bomba de vacío, de tal manera que al dinamizar la bomba de vacío en cualquier momento la depresión cae por debajo de un nivel predefinido, y detiene la bomba de vacío cuando la depresión por esta generada alcanza un valor máximo preestablecido.

A modo de alternativa, mediante la configuración como la de la figura 4, es posible proporcionar un obturador 10 (controlado por un control mecánico K) que abra o cierre una abertura 9 a través de la cual el aceite que lubrica la bomba de vacío pueda admitirse hacia la cámara de bombeo 12 delimitada por el cuerpo giratorio 3.

En la realización de acuerdo con la figura 3, como ya se ha expuesto, el rotor 1 lleva dos aletas 4 que, empujadas por la fuerza centrífuga, por la presión del aceite o, posiblemente, por muelles de empuje, siguen el contorno interior de la cámara de bombeo 12 delimitada por el cuerpo giratorio 3. Sin embargo, por el contrario, como se representa en la figura 5, el rotor 1 puede estar provisto de una sola aleta 11, cuyos tramos finales están permanentemente en contacto con el contorno interior, adecuadamente diseñado, del cuerpo giratorio 3.

En el caso de la versión provista de una sola aleta 11, el contorno interior de la cámara de bombeo 12 tiene una forma casi elíptica; este contorno está determinado al fijar los puntos de paso de los tramos finales de la aleta 11 cuando ésta está en la posición de la figura 3 y en la posición ortogonal a ésta. El contorno de la cámara 12 está diseñado mediante el marcado de la trayectoria seguida por los tramos finales de la aleta 11 durante la traslación de ésta en el asiento dispuesto en el rotor 1 para la aleta 11, en correspondencia con un giro completo del rotor 1. El contorno se elige con el fin de dar lugar a un juego constante entre la aleta 11 y el contorno de la cámara 12. El baricentro de la cámara elíptica 12 está en una posición excéntrica con respecto al centro de giro del cuerpo giratorio 3, para que el eje de giro del cuerpo giratorio 3 corresponda con el eje del rotor 1.

En efecto, es necesario que el dispositivo según la invención corresponda sensiblemente con una bomba volumétrica exenta de una salida, cuyos elementos estén conectados uno a unos medios motor y el otro a un aparato controlado, el suministro o no de un líquido a esta bomba dando lugar a dos condiciones diferentes en la que se comporte como una junta de transmisión o respectivamente como una junta de vacío.

En general, donde hay un motor está presente aceite (u otro líquido) bajo presión, que puede utilizarse para el control del dispositivo de acuerdo con la invención; sin embargo, ya que el dispositivo presenta, de per se, el carácter de una bomba volumétrica, puede succionar también el líquido controlando su funcionamiento.

Entre las ventajas del dispositivo de la invención han de remarcarse, además del paro temporal de un aparato durante los periodos de tiempo en los cuales no es necesario su funcionamiento, el hecho ya explicado de que el acoplamiento y el desacoplamiento de éste tiene lugar de una forma gradual; el hecho de que para controlar el dispositivo pueda utilizarse líquido que en cualquier caso debería suministrarse al aparato controlado; el hecho de que la descompresión del líquido asegura un funcionamiento fiable; la posibilidad, en muchos casos, de incorporar el dispositivo en el aparato controlado, reduciendo así el impedimento; y la aptitud del dispositivo para funcionar correctamente en las temperaturas que habitualmente están presentes en una aplicación en la automoción.

Además, el dispositivo realiza un funcionamiento "de fusible", en el sentido que, en el caso de una sobrecarga, permite un deslizamiento que protege los componentes de daños excesivos, si bien regresa de forma espontánea a un funcionamiento normal cuando ha cesado la sobrecarga. El dispositivo también protege los componentes de picos de par invertido, que puedan producirse por el motor en circunstancias particulares. En efecto, en la presencia de un giro invertido, los pasos de entrada adoptan la función de salidas y por lo tanto permiten la evacuación del líquido contenido en la cámara de bombeo, por lo que el dispositivo resulta ser una junta de vacío.

Aunque la invención se ha descrito, por medio de un ejemplo, en su aplicación en una bomba de vacío, y con la incorporación del dispositivo en la propia bomba de vacío, será evidente para aquellos expertos en la materia que la invención puede aplicarse a otros tipos de aparatos controlados, y que puede realizarse a modo de una unidad separada que se interponga entre unos medios motor y un aparato a controlar.

Se sobreentiende que esta invención no está limitada a las realizaciones que se han descrito y mostrado a modo de ejemplos. Se han mencionado en la descripción varias modificaciones posibles, y otras están disponibles para aquellos expertos en la materia.

Claims (12)

1. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato (R-S) por unos medios motor (M), previsto para colocarse entre la conexión de salida de funcionamiento de dichos medios motor (M) y la conexión de entrada de funcionamiento de dicho aparato (R-S) cuya activación es controlada, caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende:

-

una bomba de aletas que comprende un rotor (1), al menos una aleta (4) llevada por dicho rotor (1), un cuerpo giratorio (3) que aloja dicho rotor (1), una cámara de bombeo (12) definida por dicho cuerpo giratorio (3), no teniendo dicha cámara de bombeo (12) una salida excepto para las pérdidas, y uno de dichos componentes, entre el rotor (1) y el cuerpo giratorio (3), estando conectado en la conexión de salida de funcionamiento de los medios motor (M), mientras que el otro de los componentes está conectado a la conexión de entrada de funcionamiento del aparato (R-S) a controlar;

-

y unos medios de suministro (V) previstos para suministrar un líquido a dicha cámara de bombeo (12), siendo estos medios de suministro (V) adecuados para colocarse en una primera condición en la cual se suministra líquido a la cámara de bombeo (12) o en una segunda condición en la cual no se suministra líquido a la cámara de bombeo (12), como una consecuencia de la verificación de la necesidad o no de activar dicho aparato controlado (R-S), entendiéndose la condición de no suministro en el sentido de un suministro reducido para compensar sensiblemente las pérdidas de estanqueidad.

2. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por su aplicación concreta en el control del funcionamiento de una bomba de vacío (R-S).

3. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por su aplicación concreta en el control del funcionamiento de uno de los siguientes aparatos: la bomba para el fluido refrigerante del motor, la bomba para el servomotor de dirección de un vehículo, un generador eléctrico y un compresor neumático para camiones.

4. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por su aplicación concreta en el control del funcionamiento de uno de los siguientes aparatos: una bomba para aceite lubricante, una bomba de aceite-vacío combinada y una bomba de baja presión para aceite diesel; funcionando el dispositivo en dichas condiciones de control a medida que se proporciona un deslizamiento entre el accionamiento motor y el aparato a utilizar, sin interceptar por completo el funcionamiento del aparato controlado.

5. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el líquido suministrado a la cámara de bombeo (12) se dirige a la cámara de bombeo (12) desde el exterior bajo presión.

6. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el líquido dirigido a la cámara de bombeo (12) es succionado por el propio dispositivo, funcionando con una bomba.

7. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que se incorpora en el aparato (R-S) a controlar.

8. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que constituye un complemento interpuesto entre un aparato controlado (R-S) y sus medios motor (M).

9. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las pérdidas de estanqueidad se integran por medios de paso.

10. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el líquido previsto para controlar el dispositivo es el mismo líquido suministrado al aparato (R-S) a controlar, cuyo suministro se interrumpe cuando es necesario por medio de una válvula (V, 10).

11. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende un control mecánico (K) utilizado para controlar la entrada de líquido en el dispositivo.

12. Un dispositivo para controlar el funcionamiento de un aparato, como se expone en la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, en el caso de una versión que tenga una sola aleta, el contorno de la cámara de bombeo (12) se determina por la interpolación de puntos de la trayectoria de los tramos finales de la aleta (11) durante el giro alrededor del eje del rotor, mediante el establecimiento de un juego constante entre los tramos finales de la aleta (11) y el contorno de la cámara de bombeo (12).