ES2891901T3 - Toma de fuerza que tiene ruido de engranaje reducido - Google Patents

Abstract

Una toma de fuerza (10) que comprende: un alojamiento (11); un mecanismo de entrada dispuesto dentro del alojamiento y adaptado para conectarse a la fuente de energía rotacional; y un mecanismo de salida dispuesto dentro del alojamiento (11) y adaptado para conectarse a un dispositivo accionado, el mecanismo de salida adaptado para ser accionado rotativamente por el mecanismo de entrada; en donde la toma de fuerza comprende engranajes configurados para engranarse flojamente para transmitir potencia desde la fuente de energía rotacional al mecanismo de entrada u otro componente de la toma de fuerza; caracterizado porque al menos uno del mecanismo de entrada y el mecanismo de salida incluye un eje (14, 17) que tiene al menos una porción que se soporta en el alojamiento (11) por un material o combinación de materiales que es efectivo para transmitir una cantidad menor de vibraciones provocadas por vibraciones de torsión transmitidas desde la fuente de energía rotacional a través de engranajes engranados flojamente dentro de la toma de fuerza que un acoplamiento directo de metal a metal.

Description

DESCRIPCIÓN

Toma de fuerza que tiene ruido de engranaje reducido

Antecedentes de la invención

La presente invención se relaciona en general con tomas de fuerza para proporcionar selectivamente energía rotacional desde una fuente de energía rotacional a un accesorio accionado. En particular, la presente invención se relaciona con una estructura mejorada para tal toma de fuerza que reduce significativamente la cantidad de ruido indeseable que se transmite a través de la toma de fuerza durante la operación.

Una toma de fuerza es un dispositivo mecánico bien conocido que se utiliza a menudo junto con una fuente de energía rotacional, tal como un motor o transmisión de vehículo, para proporcionar energía rotacional a un accesorio accionado, tal como una bomba hidráulica que se soporta en el vehículo. Por ejemplo, las tomas de fuerza se utilizan comúnmente en vehículos industriales y agrícolas para proporcionar energía rotacional a bombas hidráulicas que, a su vez, se utilizan para operar accesorios accionados hidráulicamente tales como, arados, compactadores de basura, mecanismos elevadores, cabrestantes y similares. La toma de fuerza proporciona un medio simple, barato y conveniente para suministrar energía desde la fuente de energía rotacional a la bomba hidráulica que, a su vez, proporciona fluido de presión relativamente alta para operar el accesorio accionado.

Una toma de fuerza típica incluye un mecanismo de entrada y un mecanismo de salida. El mecanismo de entrada de la toma de fuerza se adapta para conectarse a la fuente de energía rotacional, de manera que se accione rotativamente, siempre que se opere la fuente de energía rotacional. El mecanismo de salida de la toma de fuerza se adapta para conectarse al accesorio accionado rotativamente. En algunos casos, el mecanismo de entrada de la toma de fuerza se conecta directamente al mecanismo de salida, de modo que el accesorio accionado se accione rotativamente, siempre que se opere la fuente de energía rotacional. En otros casos, se proporciona un ensamble de embrague entre el mecanismo de entrada y el mecanismo de salida, de modo que el accesorio accionado se accione selectiva y rotativamente sólo cuando se opere la fuente de energía rotacional, y se embrague el ensamble de embrague.

Sin embargo, cuando se opera una toma de fuerza típica, ésta transmite a menudo una cantidad indeseable de ruido a través de la misma de la fuente de energía rotacional al medio ambiente. Tal ruido resulta normalmente, al menos en parte, de vibraciones de torsión que se generan del motor de vehículo y se transmiten a través de la transmisión a la toma de fuerza. Se ha encontrado que tales vibraciones de torsión pueden provocar que engranajes engranados flojamente contenidos dentro de la toma de fuerza traqueteen uno contra el otro, a medida que se accionan rotativamente durante su uso. Aunque la generación de tal ruido no afecta normalmente de forma adversa la operación de la toma de fuerza, puede ser un poco molesto para personas que se ubican en el medio ambiente. Por lo tanto, sería conveniente proporcionar una estructura mejorada para una toma de fuerza, que reduzca significativamente la cantidad de este ruido indeseable que se transmite a través de la toma de fuerza.

El documento US 2008/148883 A1 describe una toma de fuerza para una aplicación diferente, tales como vehículos industriales, que proporciona medios de reducción de ruido.

Compendio de la invención

La presente invención se relaciona con una estructura mejorada para una toma de fuerza que reduce significativamente la cantidad de ruido indeseable que se transmite a través de la misma, durante su operación. La toma de fuerza de acuerdo con la reivindicación 1, incluye un alojamiento, un mecanismo de entrada y un mecanismo de salida. El mecanismo de entrada se dispone dentro del alojamiento y se adapta para conectarse a una fuente de energía rotacional. El mecanismo de entrada también se dispone dentro del alojamiento y se adapta para conectarse a un dispositivo accionado. El mecanismo de salida se adapta para accionarse rotativamente por el mecanismo de entrada. Al menos uno del mecanismo de entrada y el mecanismo de salida incluye un eje que tiene al menos una porción que se soporta en el alojamiento mediante un material amortiguador de vibración.

Varios aspectos de la presente invención se volverán aparentes para aquellos con experiencia en la técnica, a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas, cuando se lea en vista de los dibujos anexos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en alzado seccional de una toma de fuerza de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en alzado seccional ampliada de una porción de la primera realización de la toma de fuerza ilustrada en la figura 1.

La figura 3 es una vista en alzado seccional ampliada, similar a la figura 2, de una porción de una segunda realización de una toma de fuerza de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 es una vista en alzado seccional ampliada, similar a la figura 2, de una porción de una tercera realización de una toma de fuerza de acuerdo con la presente invención.

La figura 5 es una vista en alzado seccional ampliada, similar a la figura 2, de una porción de una cuarta realización de una toma de fuerza de acuerdo con la presente invención.

La figura 6 es una vista en alzado seccional ampliada de una porción de una quinta realización de una toma de fuerza de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Con referencia ahora a los dibujos, se ilustra en las figuras 1 y 2 una primera realización de una toma de fuerza, indicada generalmente en 10, de acuerdo con la presente invención. Se pretende que la toma de fuerza ilustrada 10 sea representativa de cualquier estructura para proporcionar energía rotacional desde una fuente de energía rotacional (no mostrada), tal como una transmisión de un vehículo, a un accesorio accionado rotativamente (no mostrado), tal como una bomba hidráulica que se soporta en el vehículo. Por lo tanto, el alcance de la presente invención no pretende limitarse a su uso con la estructura específica para la toma de fuerza 10 ilustrada en la figura 1. Por el contrario, como se volverá aparente a continuación, la presente invención puede utilizarse junto con cualquier estructura deseada de toma de fuerza.

Como se explicará en detalle a continuación, la toma de fuerza 10 de la presente invención incluye un mecanismo de entrada y un mecanismo de salida. El mecanismo de entrada de la toma de fuerza 10 se adapta para conectarse a la fuente de energía rotacional, de manera que se accione rotativamente, siempre que se opere la fuente de energía rotacional. El mecanismo de salida de la toma de fuerza 10 se adapta para conectarse al accesorio accionado rotativamente.

Para lograr esto, la toma de fuerza 10 ilustrada incluye un alojamiento hueco 11 que tiene una superficie de montaje 11a proporcionada en el mismo. Una abertura 11b se proporciona a través de la superficie de montaje 11a del alojamiento de toma de fuerza 11. Un engranaje de entrada 12 se soporta rotativamente dentro del alojamiento de toma de fuerza 11 e incluye una porción que se extiende hacia el exterior a través de la abertura 11b proporcionada a través de la superficie de montaje 11a. La superficie de montaje 11a del alojamiento de toma de fuerza 11 se adapta para asegurarse (normalmente por una pluralidad de pernos) a una superficie de montaje correspondiente (no mostrada) proporcionada en la superficie de energía rotacional, tal como un motor o una transmisión de un vehículo. Como se conoce en la técnica, la porción del engranaje de entrada 12, que se extiende a través de la abertura 11b del alojamiento de toma de fuerza 11, se adapta para extenderse dentro de una porción de la fuente de energía rotacional y acoplarse a un engranaje correspondiente (no mostrado) u otro mecanismo proporcionado en el mismo. Por lo tanto, el engranaje de entrada 12 de la toma de fuerza 10 se acciona rotativamente, siempre que el engranaje contenido dentro de la fuente de energía rotacional se accione rotativamente.

El engranaje de entrada 12 ilustrado está estriado sobre o de otro modo se soporta en un cubo de engranaje de entrada 13 para rotación simultánea. A su vez, el cubo de engranaje de entrada 13 se soporta en un eje de entrada 14 por un par de cojinetes de rodillos 15. El primer y segundo extremos del eje de entrada 14 ilustrado se soportan respectivamente (y no rotativamente) en un primer y segundo diámetros interiores 11c y 11d proporcionados en el alojamiento de toma de fuerza 11. En la realización ilustrada, el eje de entrada 14 y cada uno del primer y segundo diámetros interiores 11c y 11d tienen generalmente forma cilíndrica, aunque no se requiera. A continuación, se describirá en detalle la manera específica en la cual los extremos del eje de entrada 14 ilustrado no se soportan de forma no rotativa en el primer y segundo diámetros interiores 11c y 11d del alojamiento de toma de fuerza 11.

La toma de fuerza 10 ilustrada también incluye un ensamble de embrague, indicado generalmente en 16, para conectar selectivamente el cubo de engranaje de entrada 13 a un eje de salida 17. A su vez, el eje de salida 17 se adapta para conectarse al accesorio accionado rotativamente (no mostrado). El eje de salida 17 ilustrado se soporta rotativamente en el alojamiento de toma de fuerza 11 por un par de cojinetes 17a y 17b u otros medios similares. Cuando se embraga el ensamble de embrague 16, el cubo de engranaje de entrada 13 se conecta al eje de salida 17 para rotación simultánea. Por lo tanto, el accesorio accionado rotativamente se acciona rotativamente por la fuente de potencia rotacional cuando se embraga el ensamble de embrague 16. Por el contrario, cuando se desembraga el ensamble de embrague 16, el cubo de engranaje de entrada 13 se desconecta del eje de salida 17. Por lo tanto, el accesorio accionado rotativamente se acciona rotativamente por la fuente de potencia rotacional cuando se desembraga el ensamble de embrague 16. La estructura y manera específica de operación del ensamble de embrague 16 son convencionales en la técnica y no forman parte de la presente invención. Por lo tanto, el ensamble de embrague 16 puede representarse como cualquier otra estructura para conectar selectivamente el cubo de engranaje de entrada 13 a un eje de salida 17. Un ensamble convencional de palanca de cambios convencional, indicado generalmente en 18 puede proporcionarse para embragar y desembragar selectivamente el ensamble de embrague 16 de una manera conocida.

La figura 2 ilustra mejor la manera en la cual el primer extremo del eje de entrada 14 ilustrado no se soporta rotativamente en el primer diámetro interior 11c del alojamiento de toma de fuerza 11. Como se muestra en la presente, el primer extremo del eje de entrada 14 ilustrado tiene una primera estría 20 proporcionada en una superficie exterior del mismo. La primera estría 20 define una profundidad cuando se mide en la dirección radial con relación al eje de entrada 14. Dentro de la primera estría 20, se dispone un primer amortiguador 21. La estructura y composición específicas del primer amortiguador 21 se describirán en detalle a continuación. Sin embargo, el primer amortiguador 21 ilustrado tiene una dimensión radial que es un poco más grande que la profundidad radial de la primera estría 20 proporcionada en el eje de entrada 14. Por lo tanto, como se muestra en la figura 2, el primer amortiguador 21 funciona para mantener un espacio anular entre la superficie exterior del primer extremo del eje de entrada 14 y una superficie interna del alojamiento de toma de fuerza 11 definida por el primer diámetro interior 11c. El tamaño radial de este espacio anular es normal y relativamente pequeño, como, por ejemplo, alrededor de 0,01016 cm (0,0004 pulgadas), pero puede proporcionarse cualquier otra magnitud de separación deseada.

Como se discutió anteriormente, cuando se opera una toma de fuerza típica, a menudo se transmite una cantidad indeseable de ruido a través de ella como resultado, (al menos en parte) de vibraciones de torsión que se generan desde el motor de vehículo y se transmiten a través de la transmisión a la toma de fuerza. La creación de ruido aerotransportado ocurre porque los extremos del eje de entrada en una toma de fuerza convencional están en acoplamiento directo de metal a metal con el alojamiento de toma de fuerza. Como resultado, las vibraciones de torsión de la transmisión se transmiten a través de los engranajes engranados al eje de entrada y otros componentes de una toma de fuerza convencional con poca atenuación. Debido al huelgo u otro espaciado que existe típicamente entre los engranajes engranados y otros componentes contenidos dentro de una toma de fuerza convencional, se genera una cantidad indeseable de ruido en respuesta a la aplicación de estas vibraciones de torsión.

Para abordar esto, el primer amortiguador 21 de la presente invención se forma a partir de un material amortiguador de vibración que reduce la cantidad indeseable de vibraciones de torsión que se transmiten a través del mismo desde los engranajes engranados al eje de entrada 14 y otros componentes de la toma de fuerza 10. El material amortiguador de vibración utilizado para formar el primer amortiguador 21 de la presente invención puede, por ejemplo, ser un material elastomérico convencional, tal como caucho. Sin embargo, como se utiliza en la presente, el término “material amortiguador de vibración” se pretende para referirse a cualquier material (o combinación de materiales) que sea efectivo para transmitir una cantidad menor de vibraciones desde el extremo del eje de entrada 14 al alojamiento de toma de fuerza 11 que ocurriría si tal extremo estuviera en acoplamiento directo de metal a metal con el alojamiento de toma de fuerza 11.

Con referencia de nuevo a la figura 1, puede verse que el segundo extremo del eje de entrada 14 ilustrado no se soporta rotativamente en el segundo diámetro interior 11d del alojamiento de toma de fuerza 11 similarmente al primer extremo del eje de entrada 14. Por lo tanto, el segundo extremo del eje de entrada 14 ilustrado tiene una segunda estría proporcionada en una superficie exterior de la misma que define una profundidad radial y se dispone un segundo amortiguador dentro de la segunda estría. Similarmente, el segundo amortiguador tiene una dimensión radial que es un poco más grande que la profundidad radial de la segunda estría, y, por lo tanto, funciona para mantener un espacio anular entre la superficie exterior del segundo extremo del eje de entrada 14 y una superficie interna del alojamiento de toma de fuerza 11 definida por el segundo diámetro interior 11d. El segundo amortiguador también puede formarse a partir de un material amortiguador de vibración, aunque el material amortiguador de vibración utilizado para formar el segundo amortiguador puede ser diferente del material amortiguador de vibración utilizado para formar el primer amortiguador 21. Si se desea, el segundo amortiguador y la segunda estría pueden omitirse de la toma de fuerza 10, de modo que se soporte el segundo extremo del eje de entrada 14 en acoplamiento directo de metal a metal con el alojamiento de toma de fuerza 11.

En la realización ilustrada, la primera estría 20 tiene forma anular y se extiende completamente sobre la superficie exterior del eje de entrada 14. Sin embargo, si se desea, la primera estría 20 puede representarse de otro modo. Por ejemplo, la primera estría 20 puede representarse como una pluralidad de porciones de estría discretas que se proporcionan sobre una parte o toda la superficie exterior del eje de entrada 14 y el primer amortiguador 21 puede representarse como una pluralidad de porciones de amortiguador discretas dispuestas respectivamente en las mismas. Similarmente, en la realización ilustrada, el primer amortiguador 21 tiene forma anular y se extiende completamente en toda la extensión de la primera estría 20. Sin embargo, si se desea, el primer amortiguador 21 también puede representarse de otro modo. Por ejemplo, el primer amortiguador 21 puede extenderse sólo parcialmente en toda la extensión de la primera estría 20, o una pluralidad de primeros amortiguadores discretos 21 pueden proporcionarse dentro de la primera estría 20, de los cuales cada uno se extiende sólo parcialmente en toda la extensión de la primera estría 20. La segunda estría y el segundo amortiguador también pueden representarse de manera similar, ya sea igual o diferente de la primera estría 20 y el primer amortiguador 21.

Como se muestra en las figuras 1 y 2, la primera estría 20 se muestra como si se proporcionara en la superficie exterior del eje de entrada 14. Sin embargo, como se muestra en la segunda realización de la presente invención ilustrada en la figura 3, la primera estría 20 puede proporcionarse en la superficie interna de un alojamiento de toma de fuerza 11' definido por un primer diámetro interior 11c' modificado.

Similarmente, se muestra en las figuras 1 a 3 que el primer amortiguador 21 tiene una forma transversal que es generalmente elíptica. Sin embargo, el primer amortiguador 21 puede tener cualquier otra forma transversal deseada. Por ejemplo, la figura 4 ilustra una tercera realización de la presente invención, en donde un primer amortiguador 21 modificado tiene una forma transversal que es generalmente rectangular. Alternativamente, la figura 5 ilustra una cuarta realización de la presente invención, en donde otro primer amortiguador 21” modificado tiene una forma transversal que generalmente tiene forma de U.

Por último, la figura 6 ilustra una quinta realización de la presente invención, en donde otro primer amortiguador 21'” modificado generalmente tiene forma de copa y se dispone alrededor de las porciones que se orientan circunferencialmente y que se orientan axialmente del extremo de un eje de entrada 14' modificado. El eje de entrada 14' modificado ilustrado en la figura 6 no tiene la estría anular 20 o 20' proporcionada en la presente, como se muestra en las figuras 1 a 5. Sin embargo, si se desea, la porción que se orienta circunferencialmente del extremo del eje de entrada 14' modificado, adyacente a la porción que se orienta axialmente de la misma, puede proporcionarse con un rebajo (no mostrado) dentro del cual se recibe la porción correspondiente que se extiende circunferencialmente del primer amortiguador 21"' modificado.

El segundo amortiguador de la toma de fuerza 10 (si acaso se proporciona) también puede representarse teniendo cualquiera de estas (u otras) estructuras alternativas.

La presente invención se ha descrito e ilustrado en el contexto del primer y segundo amortiguadores que se proporcionan en el eje de entrada 14, en donde el engranaje de entrada 12 está estriado sobre el cubo de engranaje de entrada 13 y el cubo de engranaje de entrada 13 se conecta selectivamente a través del ensamble de embrague 16 al eje de salida 17. Sin embargo, la presente invención contempla que el ensamble de embrague 16, pueda, si se desea, omitirse completamente de la toma de fuerza 10. En este caso, el cubo de engranaje de entrada 13 puede conectarse constantemente para accionar rotativamente el eje de salida 17, por lo que se provoca que el accesorio accionado se accione rotativa y constantemente, siempre que se opere la fuente de potencia rotacional.

Además, se apreciará que la presente invención puede representarse alternativamente (o adicionalmente) en otros ejes (no mostrados) proporcionados dentro de la toma de fuerza 10. Por ejemplo, se sabe cómo proporcionar un eje loco a la toma de fuerza como parte del mecanismo de entrada de la misma. El eje loco soporta un engranaje loco intermedio que coopera tanto con el cubo de engranaje 13 como con el eje de salida 17. La presente invención contempla que el primer y/o segundo amortiguadores, tal como se describen en la presente, puedan utilizarse para soportar el eje loco en el alojamiento de toma de fuerza 11 en lugar de (o además de) soportar el eje de entrada 14 en el alojamiento de toma de fuerza 11.

El principio y modo de operación de la presente invención se ha explicado e ilustrado en sus realizaciones preferidas. Sin embargo, se debe entender que la presente invención puede practicarse de otro modo del que se ha explicado e ilustrado específicamente sin alejarse de su alcance, como se define en las reivindicaciones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Una toma de fuerza (10) que comprende:

un alojamiento (11); un mecanismo de entrada dispuesto dentro del alojamiento y adaptado para conectarse a la fuente de energía rotacional; y un mecanismo de salida dispuesto dentro del alojamiento (11) y adaptado para conectarse a un dispositivo accionado, el mecanismo de salida adaptado para ser accionado rotativamente por el mecanismo de entrada; en donde la toma de fuerza comprende engranajes configurados para engranarse flojamente para transmitir potencia desde la fuente de energía rotacional al mecanismo de entrada u otro componente de la toma de fuerza; caracterizado porque al menos uno del mecanismo de entrada y el mecanismo de salida incluye un eje (14, 17) que tiene al menos una porción que se soporta en el alojamiento (11) por un material o combinación de materiales que es efectivo para transmitir una cantidad menor de vibraciones provocadas por vibraciones de torsión transmitidas desde la fuente de energía rotacional a través de engranajes engranados flojamente dentro de la toma de fuerza que un acoplamiento directo de metal a metal.

2. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el material es un material elastomérico.

3. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el material es caucho.

4. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el eje (14, 17) no se soporta rotativamente en el alojamiento (11) por el material o combinación de materiales.

5. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el eje (14, 17) tiene una estría (20) proporcionada en la misma, y en donde el material o combinación de materiales se dispone dentro de la estría.

6. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el alojamiento (11) tiene una estría (20) proporcionada en el mismo, y en donde el material o combinación de materiales se dispone dentro de la estría.

7. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el material o combinación de materiales generalmente es elíptico en forma de sección transversal.

8. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el material o combinación de materiales generalmente es rectangular en forma de sección transversal.

9. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el material o combinación de materiales generalmente tiene forma de U en forma de sección transversal.

10. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el material o combinación de materiales generalmente tiene forma de copa en forma de sección transversal.

11. La toma de fuerza (10 definida en la reivindicación 1, en donde el material o combinación de materiales generalmente tiene forma de copa en forma de sección transversal y se dispone en las porciones que se orientan circunferencialmente y que se orientan axialmente de un extremo del eje (14').

12. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el eje es un eje de entrada (14) que soporta un engranaje de entrada (12) que se adapta para conectarse a la fuente de energía rotacional.

13. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el eje tiene dos porciones que se soportan cada una en el alojamiento (11) por respectivos materiales o combinaciones de materiales que son efectivos para transmitir una cantidad menor de vibraciones que un acoplamiento directo de metal a metal.

14. La toma de fuerza (10) definida en la reivindicación 1, en donde el material o combinación de materiales, mantiene un espacio entre el eje (14, 17) y el alojamiento (11).