ES2837087T3 - Dispositivo de acoplamiento rotacional para salida selectiva bimodal - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo (10) de acoplamiento rotacional, que comprende: un cubo (12) dispuesto sobre un eje (34); un miembro (14) de salida dispuesto radialmente hacia fuera de dicho cubo y soportado en dicho cubo (12) para la rotación con relación a dicho cubo (12) sobre dicho eje (34); un primer miembro (22) de entrada dispuesto radialmente hacia fuera de dicho cubo (12) y configurado para rotar con relación a dicho cubo (12) en una primera dirección rotativa y a una primera velocidad; un segundo miembro (24) de entrada dispuesto radialmente hacia fuera de dicho cubo (12) y configurado para rotar con relación a dicho cubo (12) en una segunda dirección rotativa y a una segunda velocidad, al menos una de dicha segunda dirección rotativa y dicha segunda velocidad es diferente de la correspondiente de dicha primera dirección rotativa y dicha primera velocidad; un miembro (26) de embrague dispuesto axialmente entre dichos primer y segundo miembros (22, 24) de entrada y acoplado a dicho miembro (14) de salida; y un electroimán (32) dispuesto en un lado opuesto de dicho segundo miembro (24) de entrada con relación a dicho miembro (26) de embrague en donde, en la ausencia de energizar dicho electroimán (32), dicho miembro (26) de embrague se engancha con dicho primer miembro (22) de entrada de modo que dicho miembro (14) de salida rota con dicho primer miembro (22) de entrada y energiza dicho electroimán (32) de modo que dicho miembro (26) de embrague se engancha a dicho segundo miembro (24) de entrada de modo que dicho miembro (14) de salida rote con dicho segundo miembro (24) de entrada.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de acoplamiento rotacional para salida selectiva bimodal
Antecedentes de la invención
a. Campo de la invención
Esta divulgación se refiere a un dispositivo de acoplamiento rotacional. En particular, la divulgación se refiere a un dispositivo de acoplamiento rotacional que permite la transferencia de torque a un miembro de salida desde cualquiera de los dos miembros de entrada para accionar el miembro de salida en diferentes direcciones rotacionales y/o a diferentes velocidades.
b. Antecedentes de la técnica
Los dispositivos de acoplamiento rotacional tal como los embragues y los frenos se utilizan para controlar la transferencia de torque entre los cuerpos rotacionales. Una aplicación convencional para un dispositivo de acoplamiento rotacional es la transferencia de un torque de accionamiento a un ventilador utilizado para enfriar un vehículo u otro aparato. Por ejemplo, los ventiladores de extracción se utilizan a menudo para extraer el aire más frío a través del radiador de un vehículo para ayudar a enfriar los componentes del vehículo. Al invertir la dirección de rotación del ventilador, el mismo ventilador puede usarse también para expulsar el calor del vehículo y/o para expulsar contaminantes (por ejemplo, restos de plantas) del radiador del vehículo. Los dispositivos de acoplamiento rotacional convencionales utilizados con ventiladores de enfriamiento sólo son capaces de transferir la torque rotativa para accionar el ventilador en una dirección rotativa. Por lo tanto, invertir la dirección del ventilador requiere una estructura separada, tal como un motor. Otra aplicación convencional para, un dispositivo de acoplamiento rotacional es transferir un torque de accionamiento del motor de un vehículo a un alternador u otro accesorio del vehículo. Sin embargo, es deseable poder accionar el alternador u otros accesorios a diferentes velocidades (por ejemplo, a una velocidad más alta cuando el vehículo está en ralentí y a una velocidad más baja cuando el vehículo está en movimiento) y muchos dispositivos de acoplamiento rotacional convencionales sólo son capaces del accionamiento del alternador o el accesorio a una velocidad.
Los inventores en este documento han reconocido la necesidad de un dispositivo de acoplamiento rotacional que minimice y/o elimine una o más de las deficiencias arriba identificadas.
Breve resumen de la invención
Esta divulgación se refiere a un dispositivo de acoplamiento rotacional. En particular, la divulgación se refiere a un dispositivo de acoplamiento rotacional que permite la transferencia de torque a un miembro de salida desde cualquiera de los dos miembros de entrada para accionar el miembro de salida en diferentes direcciones rotacionales y/o a diferentes velocidades.
Un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con una realización de la invención incluye un cubo dispuesto sobre un eje y un miembro de salida soportado en el cubo para rotación con relación al cubo sobre el eje. El dispositivo incluye además un primer miembro de entrada dispuesto sobre el cubo y configurado para rotar con relación al cubo en una primera dirección rotacional y a una primera velocidad. El dispositivo incluye además un segundo miembro de entrada dispuesto sobre el cubo y configurado para rotar con relación al cubo en una segunda dirección rotacional y a una segunda velocidad. Al menos una de la segunda dirección rotativa y la segunda velocidad es diferente de la correspondiente a la primera dirección rotativa y la primera velocidad. El dispositivo incluye además un miembro de embrague dispuesto axialmente entre el primer y segundo miembros de entrada y acoplado al miembro de salida. El dispositivo incluye además un electroimán dispuesto en un lado opuesto del segundo miembro de entrada con relación al miembro de embrague. En ausencia de energizar el electroimán, el miembro de embrague se acopla con el primer miembro de entrada de modo que el miembro de salida rote con el primer miembro de entrada. La energización del electroimán hace que el miembro de embrague se acople al segundo miembro de entrada de modo que el miembro de salida rote con el segundo miembro de entrada.
Un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la invención incluye un cubo dispuesto sobre un eje y un miembro de salida soportado en el cubo para rotación con relación al cubo sobre el eje. El dispositivo incluye además un primer miembro de entrada dispuesto sobre el cubo y configurado para rotar con relación al cubo en una primera dirección rotacional y a una primera velocidad. El dispositivo incluye además un segundo miembro de entrada dispuesto sobre el cubo y configurado para rotar con relación al cubo en una segunda dirección rotacional y a una segunda velocidad. Al menos una de la segunda dirección rotacional y la segunda velocidad es diferente de la correspondiente dirección rotacional y la primera velocidad. El dispositivo incluye además un miembro de embrague dispuesto axialmente entre el primer y segundo miembros de entrada. El miembro de embrague está acoplado al miembro de salida para rotación con él, pero puede moverse axialmente con relación al miembro de salida. El dispositivo incluye además un resorte que empuja el miembro de embrague hacia el primer miembro de entrada. El dispositivo incluye además un electroimán dispuesto en un lado opuesto del segundo miembro de entrada con relación al miembro de embrague. En ausencia de energizar el electroimán, el miembro de embrague se engancha con el primer miembro de entrada de modo que el miembro de salida rota con el primer miembro de entrada. La energización del electroimán hace que el miembro de embrague se acople al segundo miembro de entrada de modo que el miembro de salida rote con el segundo miembro de entrada.
Un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la invención incluye un cubo dispuesto sobre un eje, un primer rodamiento dispuesto sobre el cubo y un miembro de salida soportado en el primer rodamiento para rotación con relación al cubo sobre el eje. El dispositivo incluye además un segundo rodamiento dispuesto sobre el miembro de salida y un primer miembro de entrada dispuesto sobre el cubo y soportado en el segundo rodamiento. El primer miembro de entrada está configurado para rotar con relación al cubo en una primera dirección rotacional y a una primera velocidad. El dispositivo incluye además un tercer rodamiento dispuesto sobre el cubo y un segundo miembro de entrada dispuesto sobre el cubo y soportado en el tercer rodamiento. El segundo miembro de entrada está configurado para rotar con relación al cubo en una segunda dirección rotacional y a una segunda velocidad. Al menos una de la segunda dirección rotacional y la segunda velocidad es diferente de la correspondiente a la primera dirección rotacional y la primera velocidad. El dispositivo incluye además un miembro de embrague dispuesto axialmente entre el primer y segundo miembros de entrada y acoplado al miembro de salida. El dispositivo incluye además un electroimán dispuesto en un lado opuesto del segundo miembro de entrada con relación al miembro de embrague. En ausencia de energizar el electroimán, el miembro de embrague se engancha con el primer miembro de entrada de modo que el miembro de salida rota con el primer miembro de entrada. La energización del electroimán hace que el miembro de embrague se acople al segundo miembro de entrada de modo que el miembro de salida rote con el segundo miembro de entrada.
Un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con la presente divulgación es ventajoso con relación a los dispositivos de acoplamiento convencionales. En particular, El dispositivo de acoplamiento divulgado permite la transferencia de torque desde cualquiera de los dos miembros de entrada al miembro de salida, de modo que el miembro de salida puede ser accionado en diferentes direcciones rotacionales y/o a diferentes velocidades. Cuando se usa para accionar un ventilador de enfriamiento, por ejemplo, el dispositivo puede dar como resultado la rotación del ventilador en cualquier dirección para enfriar los componentes del vehículo y expulsar calor o contaminantes del vehículo sin el uso de un motor adicional o estructura similar. Cuando se utiliza para accionar un alternador u otro accesorio del vehículo, por ejemplo, el dispositivo puede accionar el alternador o el accesorio a diferentes velocidades durante el ralentí y el movimiento del vehículo.
Los aspectos, características, detalles, utilidades y ventajas anteriores y otros de la invención serán evidentes al leer la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones, y al revisar los dibujos adjuntos que ilustran las características de esta invención a modo de ejemplo.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección transversal de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con las enseñanzas actuales.
Descripción detallada de la invención
Refiriéndonos ahora a los dibujos en los que se utilizan números de referencia similares para identificar componentes idénticos en las diversas vistas, la figura 1 ilustra un dispositivo 10 de acoplamiento rotacional de acuerdo con una realización de la invención. El dispositivo 10 funciona como un embrague para transferir selectivamente la torque de un motor, un motor eléctrico u otra fuente de energía convencional. El dispositivo 10 también funciona como un freno cuando la torque no se transfiere. El dispositivo 10 puede ser proporcionado para su uso en un vehículo. En una realización, el dispositivo 10 se proporciona para su uso en un cargador de dirección deslizante y, en particular, para controlar la rotación de un ventilador de enfriamiento en cargador de dirección deslizante. En otra realización, el dispositivo 10 se proporciona para accionar el alternador de un vehículo u otro accesorio del vehículo a diferentes velocidades (por ejemplo, durante el ralentí y el movimiento del vehículo). Sin embargo, los expertos en la técnica entenderán que el dispositivo 10 puede usarse en una amplia variedad de aplicaciones que requieren un embrague y/o un freno. El dispositivo 10 puede incluir un cubo 12, un miembro 14 de salida, rodamientos 16, 18, 20, miembros 22, 24 de entrada, un miembro 26 de embrague, medios, tal como uno o más pasadores 28 para acoplar el miembro 26 de embrague al miembro 14 de salida medios, tales como uno o más resortes 30 para inclinar el miembro 26 de embrague en una dirección, y medios, tal como el electroimán 32, para presionar el miembro 26 de embrague en la dirección opuesta. El dispositivo 10 puede ser proporcionado como un producto ensamblado para su uso en diversas aplicaciones.
El cubo 12 proporciona soporte estructural y orienta a los otros componentes del dispositivo 10. El cubo 12 puede estar hecho de metales convencionales y aleaciones metálicas. El cubo 12 está dispuesto y centrado sobre un eje 34 que sirve como eje rotacional para diversos componentes del dispositivo 10. En la realización ilustrada, el cubo 12 incluye dos miembros 36, 38 que son generalmente de sección transversal circular con el miembro 38 dispuesto sobre el miembro 36 entre los extremos axiales del miembro 36. Debe entenderse, sin embargo, que el cubo 12 puede comprender alternativamente una estructura unitaria. El miembro 36 puede definir una perforación 40 pasante que se extiende axialmente configurada para recibir un sujetador 42 tal como un perno a través del cual el cubo 12 puede asegurarse a una estructura estacionaria y fijarse contra la rotación. De conformidad con un aspecto de la realización divulgada, el ensamblaje final del dispositivo 10 puede lograrse usando un solo sujetador 42. El miembro 38 está dispuesto axialmente entre los rodamientos 16 y 18 y está configurado para retener y posicionar los rodamientos 16, 18. Puede disponerse un espaciador 44 entre el cabezal del sujetador 42 y un extremo del miembro 36 y puede definir un miembro 38 opuesto al resalto para retener y posicionar el rodamiento 18 en el cubo 12. De manera similar, el electroimán 32 puede definir un miembro 38 opuesto al resalto para retener y posicionar el rodamiento 16 en el cubo 12. De acuerdo con un aspecto de la realización divulgada, el cubo 12 elimina la necesidad de abrazaderas u otra estructura de soporte para los otros componentes del dispositivo 10.
El miembro 14 de salida se proporciona para transferir la torque a un dispositivo accionado, tal como un ventilador de enfriamiento en un sistema de enfriamiento de un vehículo o a un alternador de un vehículo u otro accesorio. El miembro 14 puede estar hecho de metales convencionales y aleaciones metálicas. El miembro 14 está dispuesto sobre y centrado sobre el eje 34. El miembro 14 está dispuesto en un extremo del cubo 12 y está soportado en el cubo 12 para rotación en relación con el cubo 12 sobre el eje 34 mediante el rodamiento 18. El miembro 14 puede definir una pluralidad de perforaciones 46 roscadas en un extremo axial del miembro 14 configurado para recibir los pasadores 28 para un propósito que se describe a continuación. En la realización ilustrada, el miembro 14 es acoplado a un acoplamiento 48 de ventilador y define una o más perforaciones 50 formadas en un extremo axial opuesto del miembro 14 que están configurados para recibir sujetadores 52 que acoplan el miembro 14 de salida y el acoplamiento 48. Debe entenderse que el miembro 14 y el acoplamiento 48 podrían formarse alternativamente como una estructura unitaria. Además, debe entenderse que el miembro 14 podría formarse como, o acoplarse a, un árbol, engranaje, polea u otro mecanismo a través del cual la torque puede transferirse a un dispositivo accionado. El miembro 14 puede estar conformado para definir uno o más resaltos utilizados para retener y posicionar los rodamientos 18, 20. En la realización ilustrada, el miembro 14 define los resaltos radialmente internos y externos en un extremo axial que se oponen a los resaltos correspondientes formados en el acoplamiento 46.
Se proporcionan rodamientos 16, 18, 20 para soportar miembros del dispositivo 10 y para permitir la rotación de miembros del dispositivo 10 con relación de otros miembros del dispositivo 10. Los rodamientos 16, 18, 20 pueden comprender rodamientos de rodillos u otro rodamiento convencional. El rodamiento 16 está dispuesto próximo al extremo del cubo 12 y dispuesto radialmente entre el cubo 12 y el miembro 24 de entrada, lo que permite que el miembro 24 de entrada rote con relación al cubo 12. El rodamiento 18 está espaciado axialmente del rodamiento 16 y está dispuesto próximo del extremo opuesto del cubo 12. El rodamiento 18 está dispuesto radialmente entre el cubo 12 y el miembro 14 de salida, lo que permite que el miembro 14 de salida rote con relación al cubo 12. El rodamiento 20 está dispuesto radialmente entre el miembro 14 de salida y el miembro 22 de entrada, lo que permite que el miembro 22 de entrada rote con relación al miembro 14 de salida Los rodamientos 18, 20 pueden estar alineados radialmente con el rodamiento 20 dispuesto radialmente hacia fuera del rodamiento 18. De acuerdo con con una ventaja de la realización divulgada, las cargas resultantes del acoplamiento del miembro 26 de embrague con el miembro 22 de entrada pueden compartirse entre los rodamientos 18, 20, sin ninguna carga en el rodamiento 16 y las cargas axiales se pueden acomodar sin el uso de un rodamiento de empuje. De manera similar, las cargas que resultan del engrane del miembro 26 de embrague con el miembro 24 de entrada se comparten entre los rodamientos 16, 18, 20. La disposición axialmente espaciada de los rodamientos 16, 18 y la ubicación del rodamiento 18 próximo de la interfaz del miembro 14 de salida y el ventilador u otro dispositivo accionado también reduce las cargas sobre el rodamiento 16 resultantes de la posición en voladizo del dispositivo accionado.
El miembro 22 de entrada se proporciona para transferir la torque de un miembro de accionamiento al miembro 14 de salida y, como resultado, un dispositivo accionado. El miembro 22 de entrada puede comprender una polea accionada por una correa acoplada a un motor u otra fuente de torque. En una realización, el miembro 22 es accionado por una correa de accesorios del motor. El miembro 22 está dispuesto sobre del cubo 12 y está configurado para rotar en una dirección rotativa y a una velocidad rotativa. El miembro 12 puede estar soportado sobre el miembro 14 de salida mediante el rodamiento 20 y puede estar dispuesto radialmente hacia afuera del miembro 14 de salida. El miembro 22 puede estar centrado sobre y configurado para rotación sobre el eje 34. De conformidad con un aspecto de las presentes enseñanzas discutidas con más detalle a continuación, el miembro 22 puede definir una superficie 54 de engrane ahusada configurada para engranar con el miembro 26 de embrague.
El miembro 24 de entrada también se proporciona para transferir la torque de un miembro de accionamiento al miembro 14 de salida y, como resultado, un dispositivo de accionamiento. El miembro 24 de entrada también puede comprender una polea accionada por una correa acoplada a un motor u otra fuente de torque. El miembro 24 está dispuesto sobre el cubo 12 y también está configurado para rotar en una dirección rotativa y a una velocidad rotativa. De conformidad con aspectos de las presentes enseñanzas, al menos uno de la dirección rotacional y la velocidad rotacional del miembro 24 de entrada puede variar con relación a la dirección rotacional correspondiente y la velocidad rotacional del miembro 22 de entrada de tal manera que los miembros 22, 24 pueden, por ejemplo, rotar en dirección rotacional opuesta y/o a diferentes velocidades. El miembro 24 puede estar centrado sobre y configurado para rotación sobre el eje 34. El miembro 24 puede estar soportado en el cubo 12 mediante el rodamiento 16 para la rotación con relación al cubo 12. El miembro 24 puede estar hecho de metales y aleaciones metálicas. El miembro 24 incluye una pared 56 que se extiende radialmente y dos paredes 58, 60 espaciadas radialmente que se extienden axialmente en cada extremo de la pared 56. Las paredes 58, 60 forman polos radialmente internos y externos y forman parte de un circuito electromagnético que incluye el electroimán 32, el miembro 24 de entrada y el miembro 26 de embrague. La pared 56 define superficies 62, 64 espaciadas radialmente que se extienden radialmente, configuradas para un engrane selectivo por fricción con el miembro 26 de embrague. La pared 56 puede incluir una o más ranuras 66 configuradas para guiar la trayectoria del flujo magnético entre el electroimán 32, el miembro 24 de entrada y el miembro 26 de embrague. Estas ranuras 66 pueden formarse como una o más filas espaciadas radialmente de ranuras en forma de banana espaciadas circunferencialmente.
El miembro 26 de embrague se proporciona para acoplar el miembro 14 de salida a cualquiera de los miembros 22, 24 de entrada con el fin de transferir un torque de accionamiento desde uno de los miembros 22, 24 de entrada al miembro 14 de salida y el miembro 14 de salida de accionamiento en diferentes direcciones rotacionales y/o en diferentes velocidades. El miembro 26 de embrague puede ser de forma anular y puede estar dispuesto sobre y centrado sobre el eje 34. El miembro 26 está dispuesto axialmente entre los miembros 22, 24 de entrada. El miembro 26 puede incluir dos porciones 68, 70 que están próximas y adyacentes a los miembros 24, 22 entrada, respectivamente. La porción 68 puede estar soportada sobre pasadores 28 que se extienden desde el miembro 14 de salida y pueden acoplarse al miembro 14 de salida para rotación con el miembro 14 de salida a través de los pasadores 28. La porción 68 define perforaciones 72 dimensionadas para recibir pasadores 28 y resortes 30. El diámetro de cada perforación 72 varía para definir un asiento de resorte contra el cual está dispuesto un extremo de un resorte 30 correspondiente. La porción 70 está dispuesta sobre la porción 68 y soporta un revestimiento 74 de fricción sobre una superficie radialmente exterior. De conformidad con un aspecto de las presentes enseñanzas, la porción 70 del miembro 26 -- y particularmente el revestimiento 74 de fricción en la realización ilustrada-- se estrecha y define una superficie 76 de engrane ahusada configurada para el engrane con la superficie 54 en el miembro 22 de entrada. Las superficies 54, 76 de engrane ahusadas permiten la multiplicación de la torque de entrada del miembro 22 de entrada. El miembro 26, y en particular la porción 68 del miembro 26, define superficies 78, 80 de engrane espaciadas radialmente que se extienden radialmente en un extremo axial opuesto configurado para un engrane selectivo por fricción con las superficies 62, 64 en el miembro 24 de entrada. Cuando el electroimán 32 está des energizado, el miembro 26 de embrague se desvía del miembro 24 de entrada mediante resortes 30, como se describe a continuación, creando un espacio 82 de aire entre el miembro 26 de embrague y el miembro 24 de entrada. Las porciones 68, 70 se pueden acoplar entre sí de tal manera que las posiciones de las porciones 68, 70 en relación con las otras a lo largo del eje 34 puedan ajustarse para modificar el espacio 82 sin quitar el dispositivo 10 (o solo ciertos componentes) desde su ubicación dentro de un vehículo u otro entorno de aplicación. Las superficies 62, 64, 78, 80 de engrane relativamente grandes del miembro 24 de entrada y el miembro 26 de embrague reducen el desgaste y/o los requisitos de cualquier material de fricción que pueda fijarse al miembro 24 de entrada y al miembro 26 de embrague, mejorando así el ciclo de vida del dispositivo 10.
Los pasadores 28 proporcionan unos medios para acoplar el miembro 26 de embrague al miembro 14 de salida. Los pasadores 28 se extienden axialmente desde un extremo axial del miembro 14 de salida al miembro 26 de embrague. Los pasadores 28 rotan con el miembro 14 de salida y se fijan contra el movimiento axial con relación al miembro 14 de salida. Los pasadores 28 se reciben dentro de las perforaciones 72 del miembro 26 de embrague de tal manera que el miembro 26 de embrague está acoplado para rotación con los pasadores 28 y el miembro 14 de salida, pero se puede mover axialmente con relación a los pasadores 28 y el miembro 14 de salida. Alternativamente, se podría proporcionar un acoplamiento estriado o de chaveta/chavetero entre el miembro 26 de embrague y el miembro 14 de salida para acoplar rotativamente los miembros 14, 26 pero permitir el movimiento axial del miembro 26 con relación al miembro 14. Cada pasador 28 incluye un cabezal 84 y un vástago 86. El cabezal 84 está dispuesto en un extremo longitudinal del pasador 28 y define un asiento de resorte para el resorte 30. El vástago 86 se extiende axialmente desde el cabezal 84 y termina en una porción roscada configurada para ser recibida dentro de la perforación 46 en el miembro 14 de salida.
Los resortes 30 proporcionan un medio para impulsar el miembro 26 de embrague en una dirección (a la derecha en la Figura 1). Cada resorte 30 está dispuesto sobre un vástago 86 de un pasador 28 correspondiente entre los asientos de resorte formados en el cabezal 84 del pasador 28 y un resalto formado por la reducción de diámetro en la perforación 72. Debido a que la posición axial del pasador 28 es fija con relación al miembro 14 de salida, el resorte 30 impulsa al miembro 26 de embrague hacia el miembro 22 de entrada para acoplar rotatoriamente el miembro 22 de entrada al miembro 14 de salida y accionar el miembro 14 de salida en una dirección rotativa.
El electroimán 32 proporciona un medio para presionar el miembro 26 de embrague en una dirección axial con el fin de desenganchar el miembro 26 de embrague del miembro 22 de entrada y enganchar el miembro 24 de entrada. El electroimán 32 está soportado en el cubo 12 y está dispuesto en un lado opuesto del miembro 24 de entrada con relación al miembro 26 de embrague. El electroimán 32 está dispuesto sobre y puede estar centrado sobre el eje 34. El electroimán 32 incluye una carcasa 88 de campo y un conductor 90. La carcasa 88 de campo puede tener forma anular con un diámetro interior dimensionado para recibir el cubo 12 de manera que la carcasa 88 de campo esté soportada en el cubo 12. La carcasa 88 de campo incluye una pared 92 que se extiende radialmente y dos paredes 94, 96 que se extienden axialmente, espaciadas radialmente, que juntas definen un rebajo configurado para recibir el conductor 90. Las paredes 94, 96 también forman polos radialmente internos y externos y forman parte de un circuito electromagnético que incluye el electroimán 32, el miembro 24 de entrada y el miembro 26 de embrague. Las paredes 94, 96 están alineadas radialmente con y próximas a las paredes 58, 60 en el miembro 24 de entrada. La pared 92 puede definir además una pestaña radialmente exterior (no mostrada) configurada para recibir uno o más sujetadores de manera que la pared 92 funcione como un soporte utilizado para montar el dispositivo 10 en otra estructura. El conductor 90 se proporciona para crear un circuito electromagnético entre la carcasa 88 de campo, el miembro 24 de entrada y el miembro 26 de embrague para hacer que el miembro 26 de embrague se mueva en una dirección axial (a la izquierda en la Figura 1) y en engrane por fricción con el miembro 24 de entrada para acoplar el miembro 14 de salida al miembro 24 de entrada para rotación con él. El conductor 90 puede comprender una bobina de cobre convencional, aunque alternativamente se pueden utilizar otros conductores convencionales. El conductor 90 está dispuesto dentro de la carcasa 88 de campo radialmente entre las paredes 94, 96. Los cables del conductor 90 pueden encaminarse a través de aberturas en la carcasa 88 de campo para la conexión a una fuente de energía y a un miembro 98 de conexión a tierra en el que se puede insertar el sujetador 42. De esta manera, los cables están ubicados en un componente estacionario y lejos de los componentes rotatorios incluido el dispositivo accionado acoplado al miembro 14 de salida y los dispositivos de accionamiento (por ejemplo, correas) acoplados a los miembros 22, 24 de entrada.
En funcionamiento, en ausencia del electroimán 32 energizante, los resortes 30 impulsan el miembro 26 de embrague en una dirección axial (a la derecha en la figura 1) y engranan el miembro 22 de entrada para acoplar el miembro 26 de embrague --y, como resultado, miembro 14 de salida-- al miembro 22 de entrada para rotación con él. De esta manera, el miembro 14 de salida puede ser accionado en una dirección rotativa y/o en una velocidad rotativa. En una aplicación potencial, el miembro 14 de salida puede estar acoplado a un ventilador de enfriamiento en un vehículo y el acoplamiento rotacional del miembro 14 de salida con el miembro 22 de entrada acciona el ventilador para proporcionar enfriamiento a los componentes del sistema del vehículo. En otra aplicación potencial, el miembro 14 de salida puede estar acoplado a un alternador u otro accesorio del vehículo y el acoplamiento rotacional del miembro 14 de salida con el miembro 22 de entrada acciona el alternador o accesorio a una primera velocidad. Cuando el electroimán 32 es energizado, se forma un circuito electromagnético entre la carcasa 88 de campo, el miembro 24 de entrada y el miembro 26 de embrague. Este circuito impulsa al miembro 26 de embrague en una dirección axial opuesta (a la izquierda en la figura 1) --superando la fuerza de empuje del resorte 30-- y en engrane con el miembro 24 de entrada para acoplar el miembro 26 de embrague --y, como resultado, el miembro 14 de salida-- al miembro 24 de entrada para rotación con él. De esta manera, el miembro 14 de salida puede ser accionado en una dirección rotativa diferente y/o a una velocidad diferente. En una aplicación potencial, el acoplamiento rotacional del miembro 14 de salida con el miembro 24 de entrada permite la rotación inversa de un ventilador de enfriamiento para expulsar calor de un vehículo y/o contaminantes del radiador en un vehículo. En otra aplicación potencial, el acoplamiento rotacional del miembro 14 de salida con el miembro 24 de entrada permite que el dispositivo 10 accione un alternador u otro vehículo a una velocidad diferente.
Un dispositivo 10 de acoplamiento rotacional de conformidad con la presente divulgación es ventajoso con relación a los dispositivos de acoplamiento convencionales. En particular, el dispositivo de acoplamiento divulgado permite la transferencia de torque desde cualquiera de los dos miembros 22, 24 de entrada al miembro 14 de salida de modo que el miembro 14 de salida puede ser accionado en diferentes direcciones rotacionales y/o a diferentes velocidades. Cuando se usa para accionar un ventilador de enfriamiento, por ejemplo, el dispositivo 10 puede resultar en la rotación del ventilador en cualquier dirección para enfriar los componentes del vehículo y expulsar calor o contaminantes del vehículo sin el uso de un motor adicional o estructura similar. Cuando se usa para accionar un alternador u otro accesorio de vehículo, por ejemplo, el dispositivo 10 puede accionar el alternador o accesorio a diferentes velocidades durante el ralentí y el movimiento del vehículo.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo (10) de acoplamiento rotacional, que comprende:
un cubo (12) dispuesto sobre un eje (34);
un miembro (14) de salida dispuesto radialmente hacia fuera de dicho cubo y soportado en dicho cubo (12) para la rotación con relación a dicho cubo (12) sobre dicho eje (34);
un primer miembro (22) de entrada dispuesto radialmente hacia fuera de dicho cubo (12) y configurado para rotar con relación a dicho cubo (12) en una primera dirección rotativa y a una primera velocidad;
un segundo miembro (24) de entrada dispuesto radialmente hacia fuera de dicho cubo (12) y configurado para rotar con relación a dicho cubo (12) en una segunda dirección rotativa y a una segunda velocidad, al menos una de dicha segunda dirección rotativa y dicha segunda velocidad es diferente de la correspondiente de dicha primera dirección rotativa y dicha primera velocidad;
un miembro (26) de embrague dispuesto axialmente entre dichos primer y segundo miembros (22, 24) de entrada y acoplado a dicho miembro (14) de salida; y un electroimán (32) dispuesto en un lado opuesto de dicho segundo miembro (24) de entrada con relación a dicho miembro (26) de embrague
en donde, en la ausencia de energizar dicho electroimán (32), dicho miembro (26) de embrague se engancha con dicho primer miembro (22) de entrada de modo que dicho miembro (14) de salida rota con dicho primer miembro (22) de entrada y energiza dicho electroimán (32) de modo que dicho miembro (26) de embrague se engancha a dicho segundo miembro (24) de entrada de modo que dicho miembro (14) de salida rote con dicho segundo miembro (24) de entrada.
2. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde dicho miembro (26) de embrague está acoplado a dicho miembro (14) de salida para rotación con él, pero se puede mover axialmente con relación a dicho miembro (14) de salida.
3. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que comprende además un primer rodamiento (20) dispuesto entre dicho miembro (14) de salida y dicho primer miembro (22) de entrada.
4. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende además un segundo rodamiento (18) dispuesto entre dicho cubo (12) y dicho miembro (14) de salida.
5. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de la reivindicación 4, en donde dichos rodamientos (18, 20) primero y segundo están alineados radialmente.
6. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende además un tercer rodamiento (16) dispuesto entre dicho cubo (12) y dicho segundo miembro (24) de entrada.
7. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-6 en donde dicho cubo (12) está fijo contra la rotación.
8. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde dicho primer miembro (22) de entrada está soportado en dicho miembro (14) de salida.
9. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde dicho primer miembro (22) de entrada comprende una polea.
10. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde dicho segundo miembro (24) de entrada comprende una polea.
11. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-10 en donde dicho miembro (26) de embrague incluye una superficie (76) de engrane ahusada configurada para engranar con una superficie (54) de engrane ahusada en dicho primer miembro (22) de entrada.
12. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde dicho electroimán (32) incluye una carcasa (88) de campo soportada en dicho cubo (12); y un conductor (90) dispuesto dentro de dicha carcasa (88) de campo.
13. El dispositivo (10) de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en donde dicho miembro (26) de embrague incluye:
una primera porción (70) adyacente a dicho primer miembro (22) de entrada; y
una segunda porción (68) adyacente a dicho segundo miembro (24) de entrada;
en donde la posición de dicha primera porción (70) con relación a dicha segunda porción (68) a lo largo de dicho eje (34) es ajustable para modificar así un espacio entre dicho miembro (26) de embrague y dicho segundo miembro (24) de entrada.
14. El dispositivo de acoplamiento rotacional de cualquiera de las reivindicaciones 1-13, que comprende además un resorte (30) que impulsa dicho miembro (26) de embrague hacia dicho primer miembro (22) de entrada.
15. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 14, que comprende además un pasador (28) que se extiende desde dicho miembro (14) de salida y soporta dicho miembro (26) de embrague, en donde dicho resorte (30) está dispuesto entre un cabezal (84) de dicho pasador (28) y una superficie de dicho miembro (26) de embrague.
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