ES2906583T3 - Cruceta de cardán con un sensor de temperatura y articulación en cruz que contiene tal cruceta de cardán - Google Patents

Cruceta de cardán con un sensor de temperatura y articulación en cruz que contiene tal cruceta de cardán Download PDF

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Abstract

Cruceta de cardán (8) de una articulación en cruz con cuatro pivotes (6) que sobresalen de una base (14), al menos un sensor de temperatura fijado a la cruceta de cardán que presenta varios elementos de sensor (18) asociados en cada caso a un pivote y que detectan la temperatura, y un sistema lógico (24) fijado a la cruceta de cardán (8) y acoplado mediante datos con los elementos de sensor (18) para el procesamiento de las señales del sensor de temperatura, caracterizada por que los elementos de sensor (18) están dispuestos en cada caso en un canal de agente lubricante (16) empotrado en la cruceta de cardán (8) y conectados por datos con el sistema lógico (24) mediante líneas de datos (20) que están guiadas de manera sellada a través del material que configura la base (14) del canal de agente lubricante (16) en el lado exterior de la cruceta de cardán (8).

Description

DESCRIPCIÓN
Cruceta de cardán con un sensor de temperatura y articulación en cruz que contiene tal cruceta de cardán
La presente invención se inscribe en el campo de técnica de accionamientos.
Los árboles de transmisión se utilizan cuando se transmite un par de torsión en un tren de ejes doblado. A veces, estos árboles de transmisión están equipados con una compensación de longitud adicional que también se llama pieza deslizante.
Tales árboles de transmisión, que deben ser mejorados con la presente invención, también se utilizan entre tractores y máquinas agrícolas remolcadas, empujadas o transportadas. Entre el tractor y la máquina de trabajo por regla general se utiliza un árbol de transmisión con dos articulaciones en cruz y un árbol intermedio de varias piezas que realiza un tubo de eje, así como segmentos para la compensación de longitud, para que la transmisión del par de torsión sea independiente del movimiento que realice la máquina de trabajo relativamente al tractor o a la máquina de tracción.
La presente invención trata en particular de mejorar tales árboles de transmisión. Durante el funcionamiento, se trata de reconocer pronto el incipiente desgaste u otros problemas técnicos de la cruceta de cardán. Para ello, hasta el momento han faltado propuestas. El documento EP 1775 492 B1 propone evaluar una falta de coaxialidad del eje longitudinal central del pivote y un cojinete de rodillos asociado al pivote como indicio de un incipiente desgaste. Para ello, a cada pivote está asociado un sensor de ultrasonido que vigila la medida de intersticio radial entre la superficie perimetral exterior del pivote y un sensor de ultrasonido que se adentra en un taladro de pivote y que está montado de manera firme en un tapón final que debe mantener una relación espacial fija con el cojinete de rodillos. Una correspondiente propuesta se encuentra también en el documento EP 2843359 B1.
Del documento genérico US 2014 188353 A1 se desprende una articulación en cruz con una cruceta de cardán con cuatro pivotes que sobresalen de una base. A la base está fijada una disposición de sensores con un circuito impreso que comprende un microprocesador. En el reverso del circuito impreso, cerca de cada pivote, están dispuestos sensores de temperatura.
La presente invención quiere indicar una posibilidad fiable y de construcción compacta para determinar un incipiente desgaste en una articulación de pivote.
Para solucionar este problema, con la presente invención se propone una cruceta de cardán con las características de la reivindicación 1. Esta cruceta de cardán tiene de acuerdo con la invención al menos un sensor de temperatura fijado a la cruceta de cardán.
El sensor de temperatura según la presente invención detecta directamente la temperatura de la cruceta de cardán. Generalmente, el sensor de temperatura detecta la temperatura momentánea del material que forma la cruceta de cardán o de un agente lubricante (por regla general, grasa) alojado en la base de la cruceta de cardán.
Una elevación de la temperatura en la zona de la cruceta de cardán se valora como indicio de un incipiente desgaste. Los cojinetes que se desgastan suelen tener mayores coeficientes de fricción. También se puede producir una mayor pérdida de potencia en la cruceta de cardán debido a posiciones erróneas de componentes individuales de la cruceta de cardán que se mueven entre sí, lo que eleva la temperatura. Tales elevaciones de la temperatura se valoran como indicio de un incipiente desgaste de la cruceta de cardán.
El sensor de temperatura mide la temperatura del material que compone la base o del agente lubricante alojado en la base. A este respecto, la posición de la medición de temperatura debería estar lo más lejos posible del punto central de la base. Preferentemente, el sensor de temperatura se extiende hasta el interior de uno de los pivotes. Es allí donde se produce el calor por fricción del cojinete. Generalmente en ese punto se da una elevación de la temperatura cuando la instalación de los pivotes no es la óptima desde el punto de vista de la fricción y/o cuando, por otros motivos, por ejemplo, debido a una posición errónea del árbol de transmisión, se produce una mayor pérdida de potencia.
De acuerdo con la invención, el sensor de temperatura comprende varios elementos de sensor asociados en cada caso a un pivote y que detectan la temperatura. Cada uno de los elementos de sensor está asociado preferentemente en cada caso a un pivote de la cruceta de cardán. Correspondientemente, cada pivote de la cruceta de cardán es vigilado con respecto a su temperatura momentánea mediante un correspondiente elemento de sensor. Así, se puede detectar pronto un desgaste en cada uno de los cojinetes asociados a los pivotes.
De acuerdo con la invención, los elementos de sensor están dispuestos en cada caso en un canal de agente lubricante practicado en la cruceta de cardán y asociados al pivote. La disposición en el canal de agente lubricante puede efectuarse cerca del extremo axial del pivote. La disposición se efectúa en cualquier caso generalmente de tal modo que el sensor está rodeado perimetralmente por un alojamiento de pivote u otro punto de aplicación de fuerza en la cruceta de cardán.
Los elementos de sensor individuales están conectados de acuerdo con la invención en cada caso individualmente con un sistema lógico común para el procesamiento de señales del sensor de temperatura. El sistema lógico se encuentra por lo general centralmente en la base. Se ha puesto de manifiesto que, en esta zona, se generan los cambios más reducidos de temperatura en caso de que se produzca un aumento de temperatura en la zona de los pivotes. Así, el sistema lógico está dispuesto en una zona relativamente fría de la cruceta de cardán.
De acuerdo con la invención, cada uno de los elementos de sensor están conectado por datos por medio de una línea de datos con el sistema lógico y la correspondiente línea de datos es guiada de manera sellada a través del material que constituye la base. La línea de datos se extiende desde el canal de agente lubricante dentro de la base hasta el lado exterior de la cruceta de cardán. La línea de datos está guiada generalmente para cada uno de los elementos de sensor hasta la intersección de los pivotes que se sitúan opuestamente entre sí, donde se encuentra el sistema lógico.
El sistema lógico es preferentemente un sistema lógico que presenta una memoria. Esta memoria pueda almacenar las señales de medición de los elementos de sensor individuales a lo largo del tiempo y, por tanto, permitir la consulta de la curva de temperatura. Preferentemente, el sistema lógico tiene también una unidad de evaluación que evalúa las señales del elemento de sensor y genera una señal de emisión que indica un estado de fallo. En un diseño particularmente sencillo, el sistema lógico está preparado a este respecto de tal modo que no almacena las señales del elemento de sensor, sino únicamente la señal de emisión. Esta señal de emisión puede ser un valor binario que indique como estado de fallo un estado de un fallo o un estado sin fallo. Así, por ejemplo, la memoria puede ser excitada y evaluada desde fuera. En un diseño sencillo, el sistema lógico y la memoria están configurados de tal modo que, mediante la excitación externa, únicamente se comunica a una unidad de recepción si hay o no un estado de fallo crítico. Esta información puede transmitirse, por ejemplo, también mediante un diodo que se asiente directamente sobre el sistema lógico y, por ejemplo, se active mediante una consulta externa. Así, por ejemplo, en el caso de una consulta externa, se puede activar el diodo de tal modo que este emita como estado de fallo un fallo o ningún fallo.
De acuerdo con un perfeccionamiento preferente de la presente invención, a cada uno de los pivotes está asociado al menos un elemento de sensor. El diseño ofrece la posibilidad de comparar entre sí las señales de medición de los distintos elementos de sensor, en particular, si los elementos de sensor están conectados por datos mediante líneas de datos con el sistema lógico.
El sistema lógico muestra preferentemente un estado de fallo si la señal de al menos uno de los elementos de sensor supera un valor de tolerancia. En este diseño, se puede terminar en concreto cierta diferencia de temperatura como valor de tolerancia. El cálculo de un valor medio de temperatura basado en las señales de los sensores tiene la ventaja de que la evaluación de un estado de fallo es independiente de la temperatura exterior real. Solo la diferencia de temperatura con respecto a este valor medio, debida al aumento de la fricción y, por tanto, al desgaste de un pivote, se evalúa como indicio de un estado de fallo. Con este perfeccionamiento, se puede vigilar de manera sencilla y con poco esfuerzo la cruceta de cardán durante el funcionamiento para detectar un desgaste excesivo en al menos uno de los pivotes. Únicamente un hallazgo de este tipo debe ser indicado o mostrado por el sistema lógico.
El sistema lógico no tiene por qué estar dispuesto necesariamente en la base de la cruceta de cardán. Por el contrario, la unidad de evaluación también puede estar en otro lugar, por ejemplo, alojada en el cuerpo de árbol de un árbol de transmisión que sea contiguo a al menos una cruceta de cardán de acuerdo con la invención. El sistema lógico también puede estar montado en un circuito impreso que porte y conecte al menos un elemento de sensor provisto a bordo del mismo y que detecte la temperatura de la cruceta de cardán. Así, el sistema lógico y al menos uno de los elementos de sensor están montados preferentemente en un circuito impreso común. Un elemento de sensor montado de este modo puede estar previsto, por ejemplo, en la zona de la intersección de los ejes longitudinales centrales de los pivotes exteriormente en la base. El sensor puede estar insertado, por ejemplo, total o parcialmente en un canal central de agente lubricante. En el caso de un elemento de sensor montado a bordo, se prescinde del cableado para la línea de datos.
De acuerdo con un perfeccionamiento preferente, está prevista una cubierta de protección que cubre exteriormente el sistema lógico y/o el sensor de temperatura, de tal modo que no puede penetrar en los componentes electrónicos de la cruceta de cardán de acuerdo con la invención agente lubricante que lubrica desde fuera el árbol de transmisión y/o humedad y suciedad. La cubierta de protección puede estar conformada mediante una lámina o al menos un elemento tipo concha, que generalmente está compuesto de plástico. La cubierta de protección también puede estar formada por dos elementos tipo concha que encierran entre sí de manera estanca la base.
A continuación, se explica con más detalle la presente invención con ayuda de ejemplos de realización en relación con el dibujo. En este, muestran:
la Figura 1: una vista lateral en perspectiva de un primer ejemplo de realización de una articulación en cruz; la Figura 2: una vista superior en perspectiva de un segundo ejemplo de realización de una articulación en cruz y
la Figura 3: una vista lateral en perspectiva de una cruceta de cardán que se pueden utilizar en las articulaciones en cruz según las figuras 1 o 2.
La figura 1 muestra un ejemplo de una articulación en cruz 2 con dos elementos de arrastre bifurcados 4 que están instalados de manera pivotante en cada caso en pivotes 6 situados opuestamente de una cruceta de cardán 8. Los elementos de arrastre bifurcados 4 presentan alojamientos 10 para el alojamiento resistente al giro de un cuerpo de árbol no mostrado.
La figura 2 muestra un ejemplo alternativo de una articulación en cruz 2 con un cruceta de cardán 8, cuyos pivotes 6 están alojados en cada caso en alojamientos de pivote 12 que pueden fijarse mediante tornillos de fijación no mostrados en el lado de accionamiento o de salida. Con respecto al ejemplo de realización de acuerdo con la figura 1, el ejemplo de realización mostrado en la figura 2 es axialmente más pequeño. Los dos ejemplos de realización pueden realizar la invención que se explica a continuación con referencia a la figura 3.
La figura 3 muestra un ejemplo de realización de una cruceta de cardán 8 con cuatro pivotes 6 que definen un plano E1 que contiene los ejes centrales longitudinales de los pivotes 6. Los pivotes 6 sobresalen desde una base central 14 y se realizan en un componente forjado en el presente caso unitariamente con la base 14. La superficie de la base 14 está esencialmente sin tratar. La superficie perimetral de los pivotes 6 está torneada para el alojamiento de cojinetes.
Como se puede ver en la figura 3, la base 14 está atravesada por canales de agente lubricante 16 que se cruzan. Dentro de los pivotes torneados 6, es decir, rodeado perimetralmente por las superficies torneadas de cojinete del pivote 6, se encuentra un elemento de sensor 18 no mostrado en el detalle para la detección de la temperatura de la base 14 en este punto. La disposición del elemento de sensor 18 se efectúa a este respecto generalmente en el canal de agente lubricante 16 mediante adhesión del elemento de sensor 18 contra la superficie perimetral interior del canal de agente lubricante 16. Una línea de datos 20 conectada con el elemento de sensor 18 está guiada por medio de un taladro referenciado con el número 22 desde el interior de la base 14 hacia fuera y está conectada por datos con un sistema lógico 24 en forma de un circuito impreso que está instalado, por ejemplo, pegado, en el punto central de la base 14, exteriormente sobre la base 14. El talador 22, tras el montaje de la línea de datos 20, está sellado de la manera anteriormente descrita con un masa que se endurece, que se introduce en el taladro 22 y que se referencia en la figura 3 con el número de referencia 26.
Los elementos de sensor 18 previstos para cada uno de los pivotes 6 está acoplados por datos en cada caso con el sistema lógico 24 de la manera anteriormente descrita. Así, el sistema lógico 24 evalúa las señales de medición de cada elemento de sensor individual 18.
Lista de referencias
2 Articulación en cruz
4 Elemento de arrastre bifurcado
6 Pivote
8 Cruceta de cardán
10 Alojamiento
12 Alojamientos de pivote
14 Base
16 Canal de agente lubricante
18 Elemento de sensor
20 Cable de datos
22 Taladro
24 Sistema lógico
26 Masa sellada
E1 Plano que contiene los ejes centrales longitudinales de los pivotes 6

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Cruceta de cardán (8) de una articulación en cruz con cuatro pivotes (6) que sobresalen de una base (14), al menos un sensor de temperatura fijado a la cruceta de cardán que presenta varios elementos de sensor (18) asociados en cada caso a un pivote y que detectan la temperatura, y un sistema lógico (24) fijado a la cruceta de cardán (8) y acoplado mediante datos con los elementos de sensor (18) para el procesamiento de las señales del sensor de temperatura, caracterizada por que los elementos de sensor (18) están dispuestos en cada caso en un canal de agente lubricante (16) empotrado en la cruceta de cardán (8) y conectados por datos con el sistema lógico (24) mediante líneas de datos (20) que están guiadas de manera sellada a través del material que configura la base (14) del canal de agente lubricante (16) en el lado exterior de la cruceta de cardán (8).
2. Cruceta de cardán (8) según la reivindicación 1, caracterizada por que el sistema lógico (24) presenta una memoria y una unidad de evaluación que evalúa las señales de los elementos de sensor (18) y genera una señal de emisión que indica un estado de fallo.
3. Cruceta de cardán (8) según la reivindicación 2, caracterizada por que a cada uno de los pivotes (6) está asociado al menos un elemento de sensor (18), por que los elementos de sensor (18) están conectados por datos por medio de líneas de datos (20) con el sistema lógico (24) y por que el sistema lógico (24) indica un estado de fallo si la señal de al menos un elemento de sensor (18) supera una valor límite predeterminado.
4. Cruceta de cardán (8) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el sistema lógico (24) y al menos uno de los elementos de sensor (18) están montados en un circuito impreso común.
5. Cruceta de cardán (8) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por una cubierta de protección asociada al sistema lógico (24) y/o al elemento de sensor (18).
6. Articulación en cruz (2) con dos elementos de arrastre bifurcados (4) que están alojados de manera pivotante en cada caso en pivotes (6) situados opuestamente de una cruceta de cardán (8) según una de las reivindicaciones 1 a 5.
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