ES2894029T3 - Soporte de piñón con perno flexible - Google Patents

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Abstract

Soporte de piñón (103) con una primera parte lateral, con una segunda parte lateral, con al menos un pivote (121) y con al menos un casquillo (123); fijándose un primer extremo axial del pivote (121) en la primera parte lateral; fijándose un primer extremo axial del casquillo (123) en la segunda parte lateral; penetrando al menos una parte del pivote (121) en el casquillo (123); fijándose un segundo extremo axial del pivote (121) en el casquillo (123); y quedando un segundo extremo axial del casquillo (123) libremente suspendido; caracterizado por que el casquillo (123) configura al menos una primera cavidad y una segunda cavidad; penetrando la al menos una parte del pivote (121) en la primera cavidad; configurando el casquillo (123) una pared que separa la primera cavidad y la segunda cavidad una de otra; y desarrollándose al menos un nervio de refuerzo (201) a través de la segunda cavidad.

Description

DESCRIPCIÓN
Soporte de piñón con perno flexible
La invención se refiere a un soporte de piñón según el preámbulo de la reivindicación 1.
Una posibilidad para aumentar la potencia transmisible de un engranaje planetario consiste en incrementar el número de ruedas planetarias. Sin embargo, así se reduce la distancia entre las ruedas planetarias adyacentes. Esto resulta problemático si entre las ruedas planetarias se desarrollan almas que unen las dos partes laterales del soporte de piñón.
Si faltan las almas de un soporte de piñón, todas las fuerzas entre las dos partes laterales deben transmitirse a través de los pernos planetarios. Como consecuencia, se produce la deformación de los pernos planetarios. Esto, a su vez, da lugar a una desalineación de los soportes de piñón.
La desalineación se puede tener en cuenta en el cálculo del dentado. Aquí, la geometría del dentado se adapta a una desalineación que se produce en caso de una carga determinada, de manera que la desalineación se compense en el dentado.
Mediante una corrección del dentado se pueden compensar los errores en el engrane con una carga determinada. Sin embargo, si la carga se desvía, vuelven a producirse errores en el engrane. Esto resulta especialmente insatisfactorio en caso de engranajes para aerogeneradores, dado que éstos tienen que hacer frente a cargas permanentemente alternantes.
Por el estado de la técnica se conocen los así llamados pasadores flexibles. Los pasadores flexibles se describen, por ejemplo, en el documento de presentación DE 1500451 y EP2252809A1. En el caso de un pasador flexible se trata de un perno planetario flexible que compensa las deformaciones condicionadas por la carga, evitando así los desajustes de una rueda planetaria. Un pasador flexible consiste en un pivote flexible sobre el que se monta un casquillo. En el casquillo se apoya de forma giratoria una rueda planetaria. Si el pivote se deforma, esta deformación se compensa mediante una inclinación del casquillo.
El pivote se fija en una parte lateral del soporte de piñón. En este caso se trata de la única parte lateral del soporte de piñón. El uso de una segunda parte lateral, que sería necesaria para absorber mayores cargas, no es posible debido al montaje de un pasador flexible. Como consecuencia, se reduce la capacidad de carga del soporte de piñón.
La memoria impresa WO 11047448 A1 revela un soporte de piñón con dos parte laterales y con un casquillo que se fija por ambos lados en una parte lateral respectivamente. El casquillo sirve como perno planetario. En el casquillo se atornilla un pivote que no tiene ninguna función de carga.
La invención se basa en el objetivo de eliminar los inconvenientes inherentes a las soluciones conocidas por el estado de la técnica. Especialmente debe aumentarse la capacidad de carga de un engranaje planetario con una mejor adaptación a las cargas alternantes.
Esta tarea se resuelve con un soporte de piñón según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se incluyen otras variantes perfeccionadas preferidas.
El soporte de piñón presenta una primera parte lateral y una segunda parte lateral. En el caso de una parte lateral se trata de una estructura de soporte en la que se fijan los pernos planetarios. Normalmente, un soporte de piñón se apoya de forma giratoria con cada parte lateral en una estructura resistente a la torsión, por ejemplo, en una carcasa de engranaje.
Los pernos planetarios del soporte de piñón según la invención están formados respectivamente por un pivote y un casquillo. Como consecuencia, el soporte de piñón presenta al menos un pivote y al menos un casquillo.
En el caso del casquillo se trata de un cuerpo rotacionalmente simétrico con una primera cavidad. La primera cavidad y el cuerpo son rotacionalmente simétricos alrededor de un eje común. Además, la primera cavidad está abierta, es decir, presenta exactamente un orificio. El orificio es rotacionalmente simétrico con respecto al mismo eje.
Especialmente, al menos una parte del casquillo puede tener la forma de un cilindro hueco.
El casquillo y el pivote forman juntos un perno planetario. En este caso, el casquillo sirve para la recepción de al menos una rueda planetaria. La rueda planetaria está prevista para alojarse de forma giratoria en el casquillo. Aquí, un eje de giro de la rueda planetaria corresponde al eje de simetría del casquillo. El casquillo forma bien un anillo interior de un rodamiento, con el que la rueda planetaria se apoya en el casquillo, o bien un asiento de rodamiento en el que se puede fijar un anillo interior del rodamiento. Por consiguiente, una parte de la superficie del casquillo presenta preferiblemente la forma de una superficie de camisa de un cilindro circular recto.
Preferiblemente, además del casquillo, el pivote también es rotacionalmente simétrico con respecto al eje de giro de la rueda planetaria.
El pivote presenta dos extremos axiales (un primer extremo y un segundo extremo). En total, el pivote se compone de tres piezas: el primer extremo, el segundo extremo y una pieza intermedia. El primer extremo y el segundo extremo están separados axialmente uno de otro. Entre el primer extremo y el segundo extremo se encuentra la pieza intermedia que une los dos extremos entre sí.
Especialmente, la pieza intermedia puede situarse entre un primer y un segundo plano que se desarrollan radialmente, es decir, que están orientados ortogonalmente al eje de giro de la rueda planetaria. El primer extremo del pivote y la pieza intermedia se encuentran en lados diferentes del primer plano. Por lo tanto, el segundo extremo del pivote y la pieza intermedia se centran en lados diferentes del segundo plano.
El primer extremo del pivote se fija en la primera parte lateral. La fijación es preferiblemente rígida, es decir, se realiza de manera que el primer extremo del pivote no se pueda mover relativamente con respecto a la primera parte lateral. El casquillo también presenta dos extremos axiales (un primer extremo y un segundo extremo). En total, el casquillo se compone de tres piezas: el primer extremo, el segundo extremo y una pieza intermedia. El primer extremo y el segundo están separados axialmente uno de otro. Entre el primer extremo y el segundo extremo se encuentra la pieza intermedia que une los dos extremos entre sí.
Especialmente, la pieza intermedia puede estar situada entre un tercer y un cuarto plano que se desarrollan radialmente, es decir, que están orientados ortogonalmente al eje de giro de la rueda planetaria. El primer extremo del casquillo y la pieza intermedia se encuentran en lados diferentes del tercer plano. Como consecuencia, el segundo extremo del casquillo y la pieza intermedia se encuentran en lados diferentes del cuarto plano.
El primer extremo del casquillo se fija en la segunda parte lateral. Esta fijación es también preferiblemente rígida, es decir, se realiza de manera que el primer extremo del casquillo no se pueda mover relativamente con respecto a la segunda parte lateral.
Al menos una parte del pivote penetra en la primera cavidad del casquillo a través del orificio. A la inversa, esto significa que al menos una parte del casquillo rodea el pivote. La misma parte también forma al menos una parte de la primera cavidad. La parte del pivote que penetra en el casquillo comprende el segundo extremo del pivote. Especialmente, el segundo extremo del pivote se encuentra dentro de la primera cavidad.
Entre el pivote y el casquillo queda un espacio intermedio radial. El espacio intermedio se desarrolla completamente alrededor del eje de giro de la rueda planetaria. Se trata de una parte de la primera cavidad que no se llena con el pivote. Preferiblemente, el espacio intermedio es rotacionalmente simétrico al eje de giro. Esto equivale a que al menos una parte del pivote está centrada axialmente en el casquillo. Preferiblemente, al menos una parte del espacio intermedio se dispone axialmente entre la primera parte lateral o la zona de la primera parte lateral, en la que se fija el primer extremo del pivote, y la zona del casquillo en la que se fija el segundo extremo del pivote.
El espacio intermedio se rellena con un elemento flexible. En el caso del elemento puede tratarse especialmente de un fluido, por ejemplo, un lubricante y/o aire.
El segundo extremo del pivote se fija en el casquillo. Preferiblemente, la fijación es rígida, es decir, de manera que el segundo extremo del pivote no se pueda mover con respecto a la parte del casquillo en la que se fija el segundo extremo.
Según la invención, el casquillo se fija exclusivamente en la segunda parte lateral y en el pivote. Esto significa que el segundo extremo del casquillo queda libremente suspendido, es decir, el segundo extremo se fija exclusivamente a través de la parte central del casquillo y sólo la parte central lo mantiene sujeto. Especialmente, el segundo extremo del casquillo no se une ni a la primera parte lateral ni al pivote.
El segundo extremo del casquillo está separado de todos los demás componentes del soporte de piñón y no entra en contacto con los mismos. El segundo extremo del casquillo y la primera parte lateral están separados axialmente. Por lo tanto, axialmente entre el segundo extremo del casquillo y la primera parte lateral se desarrolla un espacio intermedio libre o un espacio intermedio lleno con el elemento flexible.
El perno planetario formado por el pivote y el casquillo presenta unas propiedades de deformación similares a las de un pasador flexible. Así, el casquillo se puede inclinar en su segundo extremo relativamente con respecto al pivote. Dado que está prevista una segunda parte lateral que no está presente en los pasadores flexibles, se aumenta la capacidad de carga. Además, la invención permite variar la posición axial del punto en el que el segundo extremo del pivote se fija en el casquillo. De este modo, el comportamiento de deformación puede modificarse de forma específica y adaptarse a las cargas que se produzcan.
Las almas, que se desarrollan entre la primera parte lateral y la segunda parte lateral y que unen la primera parte lateral y la segunda parte lateral entre sí transmitiendo la fuerza, pueden dimensionarse más pequeñas. Así se aumenta el espacio de instalación disponible para la disposición de las ruedas planetarias, siendo por consiguiente posible dimensionar las ruedas planetarias más grandes y/o aumentar su número. Esta posibilidad va en detrimento de la rigidez a la torsión del soporte de piñón. Sin embargo, las deformaciones asociadas del soporte de piñón se compensan con la flexibilidad del perno planetario formado por el casquillo y el pivote.
Además es posible prescindir completamente de las almas entre la primera parte lateral y la segunda parte lateral. Por lo tanto, un soporte de piñón correspondiente no presenta almas de este tipo. En el caso de todas las uniones conductoras de fuerza entre la primera parte lateral y la segunda parte lateral se trata de pernos planetarios con un pivote y con un casquillo del tipo antes descrito, es decir, los pernos planetarios asumen las funciones de las almas.
Preferiblemente, el casquillo forma una pared que se desarrolla radialmente y que delimita axialmente la primera cavidad. La pared es preferiblemente continua, es decir, no presenta agujeros ni perforaciones. Ésta sirve para recibir y fijar el segundo extremo del pivote.
En variantes perfeccionadas preferidas, la primera parte lateral y el pivote pueden formar partes físicamente separadas una de otra o unirse entre sí en una sola pieza. Igualmente, en variantes perfeccionadas preferidas, la segunda parte lateral y el casquillo pueden ser partes físicamente separadas o, en una variante perfeccionada preferida, la segunda parte lateral y el casquillo pueden unirse entre sí en una sola pieza.
El montaje del soporte de piñón en una realización de una sola pieza de la primera parte lateral y el pivote, así como de la segunda parte lateral y el casquillo se limita a la fijación del segundo extremo del pivote en el casquillo. En particular, el soporte de piñón se puede instalar montando la rueda planetaria con un rodamiento planetario en el casquillo. A continuación, el pivote se introduce con su segundo extremo en el casquillo y se fija. Esto implica que el pivote y el casquillo se realizan de forma físicamente separada uno de otro.
En una variante perfeccionada preferida, para permitir el montaje descrito, la primera parte lateral y la segunda parte lateral se realizan además separadas, es decir, distanciadas físicamente una de otra. Especialmente, la primera parte lateral y la segunda parte lateral no están unidas entre sí en una sola pieza.
En una variante perfeccionada alternativamente preferida, la primera parte lateral y la segunda parte lateral pueden estar unidas en una sola pieza, por ejemplo, mediante almas. Esta posibilidad corresponde a la estructura de un soporte de piñón convencional con alojamientos de perno en los que se insertan los pernos planetarios. En tal caso, la primera parte lateral y el pivote, así como la segunda parte lateral y el casquillo se diseñan respectivamente como piezas separadas.
Además de la primera cavidad, el casquillo forma según la invención una segunda cavidad. La segunda cavidad también es con preferencia rotacionalmente simétrica al eje de giro de la rueda planetaria. La pared descrita anteriormente separa la primera cavidad y la segunda cavidad una de otra. Por lo tanto, la pared se extiende entre la primera cavidad y la segunda cavidad. Según la invención, a través de la segunda cavidad se extiende al menos un nervio de refuerzo.
Mediante el nervio de refuerzo se puede aumentar parcialmente la rigidez del perno planetario y reducir así de forma específica su tendencia a la deformación en una dirección determinada.
Para contrarrestar las deformaciones que se producen en un dentado helicoidal, el nervio de refuerzo se desarrolla con preferencia de forma radial, es decir, ortogonalmente al eje de giro de la rueda planetaria. Una fuerza radial que se produce en el dentado carga el perno planetario con un par de giro que daría lugar a una deformación del casquillo en la dirección de un eje de giro del soporte de piñón. El nervio de refuerzo contrarresta esta deformación.
La segunda cavidad es preferiblemente abierta, es decir, presenta una abertura. A través de la abertura se pueden introducir tornillos para la fijación del segundo extremo del pivote en la pared.
En la figura 1 se representa un ejemplo de realización preferido de la invención. En este caso, los números de referencia coincidentes indican características idénticas o funcionalmente idénticas. Se muestra en detalle en la:
Figura 1 una etapa planetaria; y
Figura 2 nervios de refuerzo.
La etapa planetaria 101 representada en la figura 1 comprende un soporte de piñón 103, una rueda satélite 105, ruedas planetarias 107 y una corona 109. La corona 109 se fija de forma resistente a la torsión en una carcasa de engranaje 111. El soporte de piñón 103 se aloja de forma giratoria por medio de un primer rodamiento 113 y de un segundo rodamiento 115. La rueda satélite 105 también es giratoria. La rueda planetaria 107 se apoya de forma giratoria en el soporte de piñón 103 y engrana con la rueda satélite 105, así como con la corona 109.
El soporte de piñón 103 se realiza en dos piezas y se compone de una primera pieza 117 y de una segunda pieza 119. Ambas piezas 117, 119 están unidas entre sí en arrastre de forma. La primera pieza 117 se apoya por medio del primer rodamiento 113. La segunda pieza 119 se apoya de forma correspondiente en el segundo rodamiento 115. La primera pieza 117 forma pivotes en una sola pieza 121. Para cada pivote 121, la segunda pieza 119 forma un casquillo 123 en una sola pieza. El pivote 121 encaja en el casquillo 123 y se fija allí en arrastre de forma.
El soporte de piñón 103 y la rueda satélite 105 pueden girar alrededor de un eje de giro común 125. Las fuerzas dirigidas ortogonalmente al eje de giro 125, que actúan sobre el pivote 121, dan lugar a una flexión del mismo. Esto resulta deseable, dado que la flexión puede provocar una compensación de la carga en la etapa planetaria 101.
Un espacio intermedio 127 que se desarrolla entre el pivote 121 y el casquillo 123 permite una inclinación del casquillo 123 con respecto al pivote 121. De acuerdo con el principio de un pasador flexible, la posición angular del casquillo 123 puede así mantenerse constante cuando la etapa planetaria 101 se somete a una carga de par.
Si la etapa planetaria 101 se realiza con un dentado helicoidal, una carga de la etapa planetaria 101 con un par de giro que se desarrolla en la dirección del eje de giro 125 provoca una fuerza que se desarrolla paralelamente al eje de giro 125 dentro del plano de la imagen de la figura 1. Esta fuerza también da lugar a una flexión del pivote 121. La consecuencia es un desajuste angular de la rueda planetaria 107 acompañado de un engrane defectuoso. Para contrarrestarlo se han previsto nervios de refuerzo 201 representados en la figura 2.
Aquí, por cada casquillo 123 se han previsto dos nervios de refuerzo 201. Los nervios de refuerzo 201 se desarrollan radialmente con respecto al eje de giro 125. Éstos apoyan el casquillo 123 en la segunda pieza 119 del soporte de piñón 103, contrarrestando así una inclinación del casquillo 123 en exactamente una dirección (en la dirección del plano de la imagen de la figura 1). Ortogonalmente, el casquillo 123 puede inclinarse sin cambios.
Referencias
101 Etapa planetaria
103 Soporte de piñón
105 Rueda satélite
107 Rueda planetaria
109 Corona
113 Primer rodamiento
115 Segundo rodamiento
117 Primera pieza del soporte de piñón
119 Segunda pieza del soporte de piñón
121 Pivote
123 Casquillo
125 Eje de giro
127 Espacio intermedio
201 Nervio de refuerzo

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Soporte de piñón (103) con una primera parte lateral, con una segunda parte lateral, con al menos un pivote (121) y con al menos un casquillo (123); fijándose un primer extremo axial del pivote (121) en la primera parte lateral; fijándose un primer extremo axial del casquillo (123) en la segunda parte lateral; penetrando al menos una parte del pivote (121) en el casquillo (123); fijándose un segundo extremo axial del pivote (121) en el casquillo (123); y quedando un segundo extremo axial del casquillo (123) libremente suspendido; caracterizado por que el casquillo (123) configura al menos una primera cavidad y una segunda cavidad; penetrando la al menos una parte del pivote (121) en la primera cavidad; configurando el casquillo (123) una pared que separa la primera cavidad y la segunda cavidad una de otra; y desarrollándose al menos un nervio de refuerzo (201) a través de la segunda cavidad.
2. Soporte de piñón (103) según la reivindicación 1; caracterizado por que la primera parte lateral y el pivote (121) se unen entre sí en una sola pieza.
3. Soporte de piñón (103) según la reivindicación 1, caracterizado por que la primera parte lateral y el pivote (121) se realizan como piezas separadas.
4. Soporte de piñón (103) según una de las reivindicaciones anteriores; caracterizado por que la segunda parte lateral y el casquillo (123) se unen entre sí en una sola pieza.
5. Soporte de piñón (103) según una de las reivindicaciones 1 a 3; caracterizado por que la segunda parte lateral y el casquillo (123) se realizan como piezas separadas.
6. Soporte de piñón (103) según una de las reivindicaciones anteriores; caracterizado por que la primera parte lateral y la segunda parte lateral se realizan como piezas separadas.
7. Soporte de piñón (103) según una de las reivindicaciones 1 a 5; caracterizado por que la primera parte lateral y la segunda parte lateral se unen entre sí en una sola pieza.
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