ES2960070T3 - Dispositivo de cadena de empuje - Google Patents

Abstract

Dispositivo de cadena de empuje, que comprende una cadena de empuje abierta (10) que comprende una porción de empuje (10a) y una porción de alojamiento (10b), una guía de cadena de empuje (20) en una porción de empuje de la cadena de empuje, una rueda dentada motriz (1) proporcionada con dientes (2) entrelazados con la cadena de empuje, y un espacio de almacenamiento (9) de la porción de alojamiento. Dicho espacio de almacenamiento (9) es paralelo a la porción de empuje y ubicado opuesto a la porción de empuje, la rueda dentada motriz (1) se enclava bilateralmente con la cadena de empuje de manera simétrica en el lado de la porción de empuje (10a) y en el lado de la porción de alojamiento (10b), comprendiendo la cadena (10) una porción de conexión (10c) entre la porción de empuje (10a) y la porción de alojamiento (10b), dispuesta a una distancia del piñón, estando el piñón conductor (1) en contacto con la cadena de empuje por unas superficies (2a) en forma de involuta de un círculo, perteneciendo dichas superficies (2a) a los dientes (2), engranándose un diente (2) con la cadena (10) al tiempo que define una línea de acción que tiene un ángulo con la porción de empuje entre -10° y 10°, y dicha guía (20) comprende superficies de contacto en material sintético. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de cadena de empuje

La invención concierne a las maquinarias de desplazamiento de cargas por empuje, y más particularmente a los conjuntos de transmisión utilizados en tales maquinarias.

En los ámbitos en los que es necesario el desplazamiento de cargas importantes en largas distancias mientras que el espacio disponible es limitado, es conocido utilizar maquinarias de cadena denominadas cadenas rígidas. El documento FR 2 786 476, a nombre de la Solicitante, describe una columna articulada elevadora de cargas que emplea una cadena rígida. El documento US 2009008615 A1 describe maquinaria que comprende una cadena abierta de empuje que comprende una porción de empuje y una porción de almacén. Este sistema sirve para empujar y para tirar de una carga en el contexto de una instalación de perforación la elevación y el descenso de tubulares.

Las maquinarias de cadena rígida, o barra articulada, permite poner en movimiento una cadena para hacerla pasar de un estado plegado en el cual ocupa poco espacio a un estado desplegado en forma de una estructura rectilínea y rígida capaz de soportar elevadas cargas de compresión.

En comparación con los sistemas de gato, de brazo o de pantógrafo, una cadena rígida presenta un volumen reducido en estado plegado para un recorrido de despliegue largo. Las maquinarias de cadenas rígidas se utilizan, por ejemplo, en la industria del espectáculo para desplazar elementos de decorado o de escenas en recorridos importantes, a velocidades elevadas. Este tipo de maquinaria puede ser utilizado igualmente en industrias de producción, por ejemplo para la fabricación en la cadena de productos que presentan masas elevadas.

El recorrido de funcionamiento de las cadenas rígidas puede ser adaptado al entorno de utilización modificando el número de eslabones de la cadena.

Las maquinarias existentes comercializadas por la Solicitante son satisfactorias. Sin embargo, para hacer esta tecnología apta para penetrar en nuevos mercados como sustituto de otras tecnologías más contaminantes o voluminosas, la Solicitante ha identificado una necesidad de cadenas de empuje de gran longitud a velocidad elevada, ruido reducido y mantenimiento poco frecuente.

La invención pretende mejorar la situación.

La Solicitante propone un dispositivo de cadena de empuje tal como se describe en la reivindicación 1.

Un dispositivo de este tipo se considera interesante para la elevación de cargas variables. El mantenimiento se puede reducir al mínimo.

Un conjunto de transmisión de este tipo permite someter la cadena a fuerzas cuya resultante esté mejor alineada con la dirección de traslación de la cadena. Las componentes de las fuerzas transmitidas desde la rueda dentada a la cadena, distintas a la dirección de traslación de la cadena se hacen insignificantes. La eficiencia energética de la transmisión es significativamente superior a la de las transmisiones conocidas hasta ahora. Se mejora el rendimiento. Además del ahorro de energía generado, se reducen las tensiones mecánicas soportadas por el conjunto de transmisión y por la instalación. En particular, los órganos que guían la cadena son menos solicitados. Se obtiene así que por otra parte en igualdad de condiciones, el conjunto de transmisión definido anteriormente permite obtener instalaciones en las que las vibraciones, el desgaste y el ruido en el transcurso el funcionamiento se reducen considerablemente con respecto a las instalaciones conocidas.

En un modo de realización, las citadas superficies de contacto son superficies de rodadura.

En un modo de realización, las citadas superficies de contacto son superficies de deslizamiento.

En un modo de realización, el piñón de accionamiento es único. El piñón de accionamiento puede comprender una o varias filas de dientes.

En un modo de realización, al menos una de la porción de empuje y de la porción de almacén está dispuesta por encima del piñón, y la porción de unión está dispuesta debajo del piñón. El espacio necesario en la zona del piñón es reducido. En el caso de un montaje vertical, la porción de empuje y la porción de almacén están dispuestas por encima del piñón. En el caso de un montaje oblicuo, la porción de empuje está dispuesta por encima del piñón y puede ser añadido un elemento de absorción de holgura.

En un modo de realización, la porción de unión está libre. La porción de unión pende debajo del piñón, siendo su forma dictada entonces por la longitud de los eslabones y el número de eslabones.

En un modo de realización, la porción de unión está guiada por un elemento de retorno. El elemento de retorno presenta un perfil distinto de un arco de círculo. En el transcurso pruebas, se consideró que un perfil específico permitía mejores prestaciones, especialmente en términos de ruido.

En un modo de realización, el elemento de retorno es aproximadamente en evolvente de círculo . La evolvente de círculo permite una consideración detallada de la geometría de las piezas.

En un modo de realización, el elemento de retorno es fijo. El montaje del dispositivo es sencillo.

En un modo de realización, el elemento de retorno es regulable en posición. En la puesta en servicio se puede efectuar una regulación en posición definitiva.

En un modo de realización, el elemento de retorno comprende un tensor.

En un modo de realización, el elemento de retorno comprende un elemento de puesta en compresión.

En un modo de realización, el piñón comprende dientes rectos que incluyen entre 5 y 15 dientes. Tal número de dientes permite asegurar una buena continuidad del movimiento entre la rueda y la cadena y evitar los movimientos incontrolados durante el paso de un diente a otro y limitar las vibraciones y los ruidos relacionados.

En un modo de realización, el piñón comprende dientes rectos que presentan un módulo comprendido entre 3 milímetros y 64 milímetros.

En un modo de realización, la cadena incluye eslabones articulados uno a otro por barras. La barra está montada sin apretar en eslabones de la cadena. Se favorece el rodamiento entre la rueda y las barras con respecto a los rozamientos. Se reduce el desgaste en el transcurso de la utilización del conjunto de transmisión.

En un modo de realización, la al menos una de las barras comprende un cuerpo sensiblemente cilíndrico y al menos un anillo ensartado de manera libre en rotación alrededor del cuerpo de manera que se forme un rodillo de guía y/o de accionamiento para la cadena. Los rodillos actúan entonces como pieza de desgaste y pueden ser reemplazados rápida y fácilmente en el transcurso de operaciones de mantenimiento sin desmontar completamente la cadena, lo que reduce los costes de mantenimiento.

En un modo de realización, el eje de rotación del piñón es horizontal en el transcurso el funcionamiento.

En un modo de realización, la porción de empuje es rectilínea.

En un modo de realización, la cadena comprende un elemento elástico pretensado.

En un modo de realización, la línea de acción presenta un ángulo con la porción de empuje comprendido entre -2° y 2°.

Según la invención, la guía presenta una primera porción recta correspondiente a la porción de empuje, una segunda porción recta correspondiente a la porción de almacén y una porción curva correspondiente a la porción de unión, y ofrece una superficie de rodadura dirigida hacia el exterior, siendo la porción curva convexa, conectándose la porción curva a la primera porción recta en un extremo y a la segunda porción recta en el otro extremo de una manera lisa, formando la porción curva un elemento de retorno, siendo la porción curva de radio no constante y extendiéndose sobre 180°.

Según la invención, la porción curva presenta una simetría con respecto al plano que pasa por el eje del piñón de accionamiento y por el eje de la porción de empuje y está constituida por dos cuadrantes idénticos, cada cuadrante presenta una simetría con respecto a un plano a 45° con respecto al plano que pasa por el eje del piñón de accionamiento y por el eje de la porción de empuje y paralelo al eje de la porción de empuje, comprendiendo cada cuadrante una zona rectilínea superior dispuesta en la prolongación de la primera porción recta o de la segunda porción recta, una zona rectilínea inferior dispuesta en la prolongación de la zona rectilínea inferior del otro cuadrante y en el plano que pasa por el eje del piñón de accionamiento y normal al eje de la porción de empuje, y una zona redondeada entre la zona rectilínea superior y la zona rectilínea inferior.

En un modo de realización, la porción curva comprende dos porciones de arco de círculo del mismo radio y de centros desplazados, distantes horizontalmente uno del otro, siendo el radio inferior a la mitad de la distancia entre las dos zonas rectilíneas superiores.

En un modo de realización, la guía forma una superficie de rodadura para rodillos de guía.

En un modo de realización, la porción curva comprende una pluralidad de porciones de arco de círculo, siendo las citadas porciones tangentes.

Otras características, detalles y ventajas de la invención aparecerán con la lectura de la descripción detallada que sigue, y de los dibujos adjuntos, en los cuales:

- La figura 1 es una vista lateral de un dispositivo de cadena rígida según un aspecto de la invención.

- Las figuras 2 a 5 son vistas detalladas de la figura 1 en posiciones angulares del piñón desplazadas sucesivamente 5°.

- La figura 6 es una vista lateral de un dispositivo de cadena rígida según otro aspecto de la invención.

- Las figuras 7 a 10 son vistas detalladas de la figura 6 en posiciones angulares del piñón desplazadas sucesivamente 5°.

- La figura 11 es una vista lateral de un dispositivo de cadena rígida según otro aspecto de la invención,

- Las figuras 12 y 13 son vistas desde arriba y en perspectiva de una cadena rígida según un aspecto de la invención;

- La figura 14 es una vista en perspectiva de una cadena rígida según un aspecto de la invención.

Los dibujos y la descripción que sigue contienen, en su mayor parte, elementos de carácter cierto. Por lo tanto, no sólo podrán servir para comprender mejor la presente invención, sino también contribuir en su caso a su definición.

El perfil de un piñón que engrana con una cadena difiere mucho del perfil de dos engranajes que engranan entre sí. La cadena presenta barras cilíndricas de revolución que entran en contacto con los dientes del piñón. Las barras están montadas libres para poder girar en contacto con el piñón. El diámetro de barra y la distancia entre los ejes de dos barras consecutivas son parámetros de la cadena que afectan al piñón. El piñón se caracteriza en particular por el número de dientes, el diámetro, la abertura entre dos dientes vecinos y el ángulo de empuje. El documento FR 2780 472 describe un accionamiento de cadena de empuje que comprende un piñón provisto de rodillos montados libres entre dos bridas provistas de dientes a razón de un rodillo por diente de piñón. La cadena de empuje queda libre en su parte curva. El empuje se ejerce sobre los ejes de la cadena según una dirección alejada de la dirección de traslación de la cadena.

Para una cadena de empuje con un extremo inferior no engranado, la Solicitante ha identificado un parámetro suplementario. En el documento US 2009/0008615, el extremo inferior de la cadena está asociado a secciones de guía que cooperan con rodamientos seguidores montados sobresaliendo lateralmente con respecto a los eslabones para soportar y estabilizar la cadena. Sin embargo, en una aplicación de perforación, el ruido es un parámetro no limitante, en particular porque el ruido de los demás elementos supera con creces el ruido de una cadena de empuje.

Por el contrario, la Solicitante pretende abrir a las cadenas de empuje a mercados que actualmente empleen otras tecnologías, por ejemplo de cable o de correa, en edificios de oficinas o residenciales en los cuales las vibraciones y los ruidos son parámetros de primer orden.

Con este fin, el dispositivo de cadena de empuje comprende una cadena de empuje abierta. Por abierta se entiende aquí una cadena con extremos separados. La cadena comprende una porción de empuje, una porción de almacén y una porción de unión entre la porción de empuje y la porción de almacén. La porción de unión está dispuesta a distancia del piñón. El dispositivo comprende una guía de cadena de empuje en una porción de empuje de la citada cadena de empuje. La guía determina la trayectoria de la porción de empuje. La porción de empuje es en general vertical y la guía absorbe fuerzas transversales, en general horizontales. El dispositivo comprende un piñón de accionamiento provisto de dientes engranados a la cadena de empuje. El piñón comprende una o varias filas de dientes. Una fila agrupa los dientes situados en un mismo plano. El dispositivo comprende un espacio de almacenamiento de la porción de almacén. El citado espacio de almacenamiento es paralelo a la porción de empuje y está situado en el lado opuesto a la porción de empuje con respecto al eje de rotación del piñón.

El piñón de accionamiento es de engrane bilateral con la cadena de empuje de manera simétrica en el lado de la citada porción de empuje y en el lado de la porción de almacén. La masa de la porción del almacén de la cadena añadida al piñón reduce el par solicitado por el motor que de accionamiento del piñón. El piñón de accionamiento está en contacto con la cadena de empuje por superficies en evolvente de círculo, perteneciendo las citadas superficies a los dientes, definiendo un diente que engrana con la cadena una línea de acción que presenta un ángulo con la porción de empuje comprendido entre -10° y 10°. La citada guía comprende superficies de contacto de material sintético.

Preferentemente, la línea de acción presenta un ángulo con la porción de empuje comprendido entre -2° y 2°. Las fuerzas experimentadas por la guía son bajas, en primera aproximación limitadas por el seno del ángulo anterior, es decir, inferiores al 3,5% de la fuerza de empuje de la cadena. Las superficies de contacto de material sintético ofrecen un rozamiento pequeño y un desgaste insignificante de la cadena al tiempo que ellas mismas experimentan un desgaste compatible con visitas de mantenimiento espaciadas.

Como se ilustra en las figuras, un piñón dentado 1 está montado a rotación alrededor de un eje paralelo al eje X. Superficies de engrane circulares 100 que pertenecen a la cadena 10 están montadas a traslación según un eje Z. Aquí, el término eje se emplea en su sentido geométrico. En el caso de los modos de realización descritos anteriormente, las superficies de engrane circulares 100 corresponden a los contornos circulares de barras 11 vistas de perfil. El eje X corresponde a la dirección principal del eje del árbol motor 5. El eje Z corresponde a la dirección vertical a lo largo de la cual se desplazan las superficies de engrane circulares 100 llevadas por las barras 11.

Las superficies de engrane circulares 100, representadas por círculos cuyos centros tienen las referencias C<n-1>, C<n>, y C<n+1>, son transportadas directamente por el cuerpo de las barras 11 desprovistas de anillos o de elementos intermedios, tales como los anillos, soportados por los cuerpos de las barras 11 y formando rodillos de accionamiento.

El eje de rotación del piñón 1 y el eje de traslación de las superficies circulares de engrane 100 son ortogonales y distantes uno del otro una distancia d.

En el transcurso del movimiento de engrane, al menos un diente 2 del piñón 1 está en contacto con una superficie de engrane circular 100. Siendo los dientes 2 dientes rectos y siendo las superficies de engrane circulares 100 móviles ortogonalmente al eje X, el contacto se establece en un línea que se extiende según el eje X. Visto según el plano de las figuras, el contacto puede por tanto estar representado por un punto de contacto de referencia M.

En mecánica, uno de los casos más comunes de transmisión de movimiento es el que consiste en transformar un movimiento de rotación en otro movimiento de rotación. Una transmisión conocida comprende una primera rueda dentada de dientes rectos y una segunda rueda dentada de dientes rectos que engranan entre sí formando un engranaje recto para transformar una primera rotación en una segunda rotación. En la literatura, este tipo de engranaje simple sirve de referencia para definir otros tipos de engranajes. Se utilizarán ciertos términos técnicos, por analogía, para describir el engranaje de la cadena de empuje.

En el presente caso, el conjunto transforma un movimiento de rotación alrededor del eje X en un movimiento de traslación a lo largo del eje Z. Por eso, el dispositivo presenta una analogía con un engranaje de piñón-cremallera. Sin embargo, las superficies circulares de engrane 100 se distinguen del perfil de las cremalleras tradicionales. El engrane entre los perfiles de dientes 2, por una parte, y las superficies de engrane circulares 100, por otra, confiere al engranaje del dispositivo propiedades de engrane distintas de las de los engranajes de piñón-cremallera. Aquí, las barras 11 aseguran dos funciones distintas, a saber:

- formar o llevar las superficies circulares de engrane 100 que entran en contacto con los dientes 2 del piñón 1, y

- asegurar una buena unión entre las dos placas de un mismo eslabón y por tanto asegurar una buena estabilidad de la cadena.

El piñón 1 engrana con una porción rectilínea, aquí vertical, denominada porción de empuje 10a de la cadena 10. Por consiguiente, el movimiento de las barras 11 en el transcurso del engrane es una traslación. Este movimiento de traslación distingue el engranaje de la cadena 10 de los sistemas tradicionales que comprenden una cadena cerrada, cuya parte curva se enrolla alrededor de una polea dentada, como los sistemas de acoplamiento de cadena de tracción o de accionamiento de bicicletas. El piñón 1 engrana igualmente con una porción rectilínea, aquí vertical, denominada porción de almacén 10b de la cadena 10. La porción de almacén 10b está dispuesta en un espacio de almacenamiento 9.

En resumen, el engrane de la cadena 10 no se puede comparar con el de las cremalleras ni con el de las cadenas de rodillos tradicionales.

La combinación del movimiento rectilíneo y del perfil circular de las barras 11 confiere al engrane del conjunto de transmisión 1 prestaciones elevadas de velocidad particularmente adecuado para las maquinarias de cadena rígida.

El eje Z corresponde a la línea de contacto a lo largo de la cual la velocidad tangencial del piñón 1 es igual a la velocidad lineal de las superficies circulares de engrane 100. Por consiguiente, la distancia d que separa la línea de contacto y el eje de rotación del piñón 1 puede ser asimilada al radio primitivo del piñón 1 y la línea de contacto con la línea primitiva de la porción de empuje 10a de la cadena 10 por analogía con un engranaje de piñón y cremallera. El módulo m del piñón 1 y el módulo m de la cadena 10 son iguales. El paso p del piñón 1 y el paso p de la cadena 10 son iguales. El paso p del piñón 1 se define como la longitud del arco formado en el círculo primitivo del piñón 1 entre dos puntos de flancos de engrane similares de dos dientes 2 sucesivos. El paso p y el módulo m están relacionados por la igualdad siguiente: p = m*n.

En el transcurso del engrane, se establece un contacto entre el flanco de engrane del perfil de un diente 2 y las superficies de engrane circulares 100. Visto de perfil, el contacto entre dos superficies convexas permite definir una línea tangente representada en las figuras por una tangente de contacto 181. La tangente de contacto 181 está en línea de trazos. En el transcurso del engrane, el punto de contacto M se desplaza a lo largo de una línea recta teórica llamada línea de acción y de referencia 182. Mecánicamente, la línea de acción 182 representa la dirección de las fuerzas transmitidas de un elemento engranado al otro a través del punto de contacto M.

La línea de acción 182 es sensiblemente perpendicular a la tangente de contacto 181. En los engranajes tradicionales de dos ruedas dentadas cuyos dientes presentan perfiles de evolvente de círculo conjugados, la tangente de contacto forma un ángulo a con la dirección de la línea entre ejes, es decir la línea que une los centros de cada una de las dos ruedas dentadas. La línea de acción forma por tanto un ángulo a ± n/2 con la dirección de la línea entre ejes. El ángulo a es denominado generalmente ángulo de presión. Se utiliza aquí la denominación de ángulo de presión.

En los engranajes de rueda dentada y cremallera cuyos dientes presentan perfiles de evolvente de círculo conjugados, la cremallera se puede asimilar a una rueda dentada de radio infinito. La línea que se extiende según la dirección de traslación de la cremallera y que corresponde al círculo primitivo de la rueda dentada de radio infinito se denomina entonces línea de referencia o línea primitiva. En este caso, la línea de acción forma un ángulo a con la línea de referencia. La tangente de contacto forma por tanto un ángulo a ± n/2 con la línea de referencia. El ángulo a se denomina también ángulo de presión.

Los dientes con perfil en evolvente de círculo conjugados, se trate de engranajes de tipo rueda-rueda o ruedacremallera, presentan propiedades mejoradas con respecto a los primeros sistemas de transmisión por obstáculos, en particular a aquéllos atribuidos a Leonardo da Vinci. Una primera propiedad es presentar una transmisión sensiblemente homocinética: si la velocidad de uno de los elementos del engranaje es constante, entonces la velocidad del otro elemento también es constante. Una segunda propiedad es que el ángulo de presión a es sensiblemente constante en el transcurso del engrane, salvo las tolerancias de mecanizado y salvo los fenómenos de inicio y fin de contacto. Una tercera propiedad es favorecer el contacto por rodadura sin deslizamiento entre dos superficies convexas. La transmisión del movimiento presenta entonces una buena continuidad, una buena homogeneidad. Además, el desgaste por rozamiento es limitado.

Para soportar fuerzas importantes y evitar una fragilización de la cremallera, los dientes con perfil en evolvente de círculo están generalmente truncados. Dicho de otro modo, el extremo radial de cada diente está descrestado y el mecanizado del fondo de los dientes (entre dos dientes) no se realiza hasta el fondo. Así, los dientes presentan un extremo radial sensiblemente aplanado o redondeado en lugar de una punta aguda y el fono de los dientes presenta una forma hembra sensiblemente correspondiente por las mismas razones. Estas adaptaciones de los perfiles en evolventes de círculo conjugados limitan también los fenómenos de deslizamiento específico y de interferencia de funcionamiento que aparecen al principio y al final del contacto entre dos dientes conjugados, denominados también fase de aproximación y fase de retirada.

El valor del ángulo de presión viene fijado generalmente por normas. Este valor es, por ejemplo, nominalmente 20° según las normas europeas y 25° según las normas estadounidenses. Algunos engranajes, especialmente antiguos, prevén excepcionalmente un valor de 14,5°. Fijar un valor estándar permite además fabricar (mecanizar) elementos de engranaje tales como ruedas y cremalleras, por medio de una sola herramienta. Dicho de otro modo, diseñar un engranaje cuyo ángulo de presión a fuera diferente del estándar implicaría diseñar una herramienta de mecanizado dedicada, lo cual es complejo y costoso. Finalmente, el diseño de los engranajes se realiza generalmente por medios de ábacos que ponen en relación un gran número de parámetros tales como el número de dientes, el módulo, etc. Estos ábacos se establecen sobre la base de un ángulo de presión estándar a. Está desaconsejado generalmente que un técnico se desvíe de él.

En los modos de realización, los dientes 2 del piñón 1 cooperan operativamente con barras que presentan un perfil de engrane circular. Se evitan aquí los fenómenos específicos de deslizamiento y de interferencia de funcionamiento, incluso durante las fases de aproximación y de retirada.

El piñón 1 comprende, por ejemplo, entre cinco y quince dientes 2. En los ejemplos, el piñón 1 está conformado en una rueda de nueve dientes 2. El piñón 1 es similar, en su forma, a una rueda dentada con perfil en evolvente de círculo conjugada a una cremallera de paso p. Los dientes 2 presentan un borde de ataque 2a y un borde de fuga 2b. La noción de ataque y de fuga es relativa a la fuerza ejercida entre el piñón y la cadena. Los dientes 2 son sensiblemente puntiagudos. La distancia d se ajusta de modo que el ángulo de presión a en el punto de contacto M sea sensiblemente cero. En este caso, la distancia d es inferior a la distancia correspondiente a un ángulo de presión estándar de 20° o 25°. El valor de la distancia d se selecciona según las dimensiones de los elementos, en particular del diámetro de las barras 11 y del paso p. Por ejemplo, el paso p está comprendido entre 10 milímetros y 200 milímetros. El módulo m está comprendido entre 10/n milímetros y 200/n milímetros, o sea aproximadamente entre 3 milímetros y 64 milímetros.

La tabla que sigue presenta algunos ejemplos de valores de distancia d, dados en milímetros, dependiendo del paso p indicado en milímetros en la columna de la izquierda y del número de dientes indicado en la primera línea.

Las combinaciones de valores propuestas son ejemplos de modos de realización de la invención. Corresponden a un ángulo de presión a cuyo valor absoluto es próximo a cero. En el modo de las figuras 1 a 10, el diámetro de las superficies circulares de engrane 100 es de 24 mm, el diámetro de los rodillos de guía es de 60 mm y el paso de 60 mm. La mitad de la distancia entre las dos porciones rectas de la guía 20 es 85,944 mm.

El engranaje representado, que comprende los dientes 2 del piñón 1 y las superficies de engrane circulares 100 conjugadas, presenta por lo tanto un ángulo de presión a sensiblemente nulo. Dicho de otro modo, la línea de acción 182 forma un ángulo sensiblemente nulo con la dirección de traslación de una porción de empuje 10a de la cadena 10. La línea de acción 182 es sensiblemente paralela al eje Z. La tangente de contacto 181 forma un ángulo sensiblemente recto (a ± n/2) con la dirección de traslación de la porción de empuje 10a de la cadena 10. En la práctica, habida cuenta de las tolerancias de mecanizado, el ángulo es inferior a 5° en valor absoluto.

En variantes, el ángulo de presión a presenta un valor absoluto inferior a los valores estándar mencionados anteriormente pero superior a 0. Por ejemplo, el ángulo de presión a puede estar comprendido entre -10° y 10°, o entre -5° y 5°, entre -2° y 2°, o también entre -1° y 1°. La tangente de contacto 181 forma entonces un ángulo (a ± n/2) con la dirección de traslación de la porción de empuje 10a de la cadena 10 comprendido respectivamente entre 80° y 100°, entre 85° y 95°, entre 88° y 92°. °, entre 89° y 91 °.

En los ejemplos representados, el espacio entre las superficies circulares de engrane 100 llevadas por las barras 11 está libre. No hay «fondo» que conecte una barra externa 11 con otra. El movimiento de los dientes 2 del piñón 1 en el transcurso del movimiento de engrane es libre.

Aquí, cuando el piñón 1 comprende un número pequeño de dientes 2, el extremo radial de los dientes 2 se mecaniza puntiagudo. El extremo radial de los dientes 2 no está descrestado. Cuando el piñón 1 comprende un gran número de dientes 2, estos últimos están descrestados. Esto permite limitar el número de contactos simultáneos y por tanto reducir las vibraciones y los ruidos parásitos. Además, cuando el punto de contacto M<n+1>se acerca al extremo de un diente 2<n+1>, en la parte superior de las figuras, se establece un nuevo punto de contacto M<n>entre el par de dientes 2<n>/superficie de engrane circular 100<n>siguiente, y así sucesivamente. La fuerza es transmitida entonces por el nuevo par 2<n>/100<n>antes de que el punto de contacto M<n+1>sea muy solicitado.

En el ejemplo representado, los fondos de diente 2 del piñón 1 están mecanizados según un perfil sensiblemente circular de diámetro igual o superior al diámetro de las superficies de engrane circulares 100. Así, salvo las tolerancias de mecanizado, cada superficie de engrane circular 100 se aloja en un fondo entre dos dientes 2 antes de ser accionada por el diente 2 aguas abajo.

En los ejemplos descritos aquí, las barras 11 están montadas libres con respecto a los eslabones 12 de la cadena 10. Así, durante el engrane, se facilita el rodamiento de la barra externa 11 contra la superficie de engrane del diente 1. Se reducen los rozamientos. Se reduce el desgaste de las barras 11, así como el de los dientes 1. En variante, las barras 11 están montadas fijas con respecto a uno de los dos eslabones 12 a los que une. En este caso y cuando el contacto se realiza directamente sobre una superficie de engrane circular 100 bloqueada en rotación, aparecen fenómenos de deslizamiento durante el engrane. La fabricación de la cadena 10 puede no obstante encontrarse así facilitada. Por ejemplo, un eslabón 12 y una barra externa 11 pueden estar formados en una sola pieza o soldados entre sí.

El dispositivo tal como el descrito hasta ahora permite reducir considerablemente las fuerzas radiales generadas en el engranaje. Las fuerzas radiales están orientadas esencialmente según la dirección y. Esto permite estabilizar aún más la cadena 10 durante su movimiento y reducir las vibraciones transmitidas a la cadena 10 por el piñón 1, en particular cuando se utilizan velocidades elevadas. Por consiguiente, se reducen también la cantidad de ruido y los niveles sonoros de funcionamiento con respecto a las instalaciones conocidas. Tales prestaciones son particularmente apreciables en aplicaciones destinadas a maquinarias tales como los ascensores y montacargas en la industria del espectáculo, tales como el teatro, music-hall o la ópera. Éstas son igualmente apreciables para facilitar la movilidad de las personas, en el domicilio o en los establecimientos sanitarios.

Al reducirse las fuerzas radiales generadas en la cadena 10 en funcionamiento, se reducen igualmente las tensiones compuestas soportadas por las piezas que componen el conjunto de transmisión 1. La fuerza transmitida del piñón 1 a las barras 11 está esencialmente orientada según la dirección de traslación de la cadena 10. La componente tangencial aumenta mientras que la componente radial se hace insignificante. La relación de transmisión se acerca así al 100%. Así, los elementos de guía que se oponen a un desplazamiento de la cadena 10 según una dirección radial están menos solicitados que en los sistemas conocidos. Por tanto, los elementos de guía tales como listones pueden estar realizados a base de materiales que presenten propiedades de resistencia mecánica menores que las del metal utilizado habitualmente. Por ejemplo, se pueden utilizar materiales plásticos, como el poliuretano o el polietileno, al tiempo que se mantiene un bajo riesgo de rotura en funcionamiento. Esto no sólo ahorra materias primas sino que también limita los contactos metal-metal. Los ruidos, especialmente los de tipo traqueteo, se reducen aún más.

En lo que sigue, se utilizan los términos delante, detrás, arriba, abajo, derecha e izquierda en sentido relativo. En las figuras se representa un sistema de referencia tridimensional: x es la dirección lateral orientada de izquierda a derecha; y es la dirección de la profundidad orientada de adelante hacia atrás; z es la dirección vertical orientada de abajo hacia arriba. Como la cadena es un órgano sensiblemente lineal, se utilizan los términos cabeza y cola para distinguir los dos extremos.

Los principios generales de funcionamiento, y en particular la cinemática de la maquinaria, se describen en el documento FR 2786476 al que el lector está invitado a consultar.

La cadena 10 presenta una porción de empuje 10a y una porción de almacén 10b paralelas. La porción de empuje 10a y la porción de almacén 10b están unidas por una porción de unión 10c curva. La porción de empuje 10a está soportada por los dientes 2 del piñón 1 en un lado y la porción de almacén 10b está soportada por los dientes 2 del piñón 1 en el lado diametralmente opuesto. La porción de unión 10c forma una curva de 180° debajo del piñón 1. La porción de unión 10c está soportada por la porción de empuje 10a y la porción de almacén 10b. El piñón 1 engrana con la porción de empuje 10a de la cadena 10 desde su lado interno con respecto a la porción de unión 10c. El piñón 1 engrana con la porción de almacén 10b desde su lado interno con respecto a la porción de unión 10c.

La cadena 10 comprende eslabones 12. Los eslabones 12 son articulados uno con otro de manera que se forme la cadena 10. La cadena 10 montada en el dispositivo forma un elemento de transmisión de movimiento. En lo que sigue, los eslabones 12 están identificados por un índice de 1 a N desde el eslabón de cola 12<1>hasta el eslabón de cabeza 12<n>que lleva una placa de enganche. El índice n se refiere a un eslabón 12<n>o a la pieza de un eslabón 12<n>. Por ejemplo, la referencia 121<n>designa una de las placas 121<n>del eslabón 12<n>. En este contexto, el término eslabón debe ser comprendido como el motivo mecánico elemental reproducido de manera idéntica a lo largo de la cadena 10. El eslabón 12<n>está unido por una parte a un eslabón 12<n-1>y por otra a un eslabón 12<n+1>, con 1 < n < N.

En el transcurso del ascenso, es decir en rotación en el sentido de las aguijas del reloj del piñón 1, un eslabón 12<n>pertenece sucesivamente a la porción de almacén 10b, a la porción de unión 10c y después a la porción de empuje 10a de la cadena 10, e inversamente durante el descenso.

El dispositivo comprende igualmente una guía estacionaria 20. La guía 20 forma una superficie de rodadura para los rodillos de guía 171 descritos más adelante. La guía 20 puede comprender una pieza que forma superficie de rodadura realizada en material sintético de bajo desgaste, por ejemplo poliuretano o poliamida. La guía 20 presenta una primera porción recta correspondiente a la porción de empuje 10a, una segunda porción recta correspondiente a la porción de almacén 10b y una porción curva correspondiente a la porción de unión 10c. La guía 20 ofrece una superficie de rodadura dirigida hacia el exterior, siendo la porción curva convexa. La porción curva se empalma a la primera porción recta en un extremo y a la segunda porción recta en el otro extremo de manera lisa, es decir, sin punto singular de la derivada. La porción curva forma un elemento de retorno 21. En el modo de realización de las figuras 1 a 5, la parte curva es un semicírculo de radio constante.

Con el objetivo de mejorar aún más las prestaciones, la Solicitante ha llevado a cabo pruebas de perfiles de porción curva de la guía 20. La cadena 10 y el piñón 1 presentan tolerancias de mecanizado muy ajustadas para reducir el desgaste y el ruido. En busca de fuentes puntuales de ruido, se vigiló el engrane en el lado de la porción de almacén 10b. Para un piñón de nueve dientes, estando un diente en posición a 40° con respecto al plano horizontal XY con el diente siguiente a 0°, hay contacto del borde de ataque 2a o aguas arriba del diente siguiente y ausencia de contacto del borde de fuga 2b o aguas abajo. Esta situación se considera como normal. Se descubrió que para las posiciones 45°, 50° y 55°, respectivamente en las figuras 3, 4 y 5, hay pérdida de contacto del borde de ataque 2a del diente siguiente y reanudación del contacto del borde de fuga 2b o aguas abajo. La reanudación de contacto es generadora de ruido.

Por el contrario, se busca la continuidad de la superficie de contacto. En el modo de realización de las figuras 6 a 10, la porción curva es de radio no constante al tiempo que se extiende más de 180°. La porción curva presenta simetría con respecto al plano XZ. La porción curva está constituida por dos cuadrantes idénticos, por lo que su fabricación es sencilla. Cada cuadrante presenta simetría con respecto a un plano a 45° con respecto al plano XZ y paralelo al eje, X. Cada cuadrante comprende una zona rectilínea superior dispuesta en la prolongación de la primera porción recta o de la segunda porción recta, una zona rectilínea inferior dispuesta en la prolongación de la zona rectilínea inferior del otro cuadrante y en el plano XY, y una zona redondeada entre la zona rectilínea superior y la zona rectilínea inferior.

La porción curva puede comprender dos porciones de arco de círculo del mismo radio y de centros desplazados. Los citados centros pueden estar distantes horizontalmente uno del otro. El radio puede ser inferior al radio del modo de realización de las figuras 1 a 5. El radio puede ser inferior a la mitad de la distancia entre las dos zonas rectilíneas superiores. Las dos porciones en arco de círculo pueden estar unidas por una zona rectilínea inferior, en particular inferior.

La zona redondeada presenta un radio superior a la mitad de la distancia entre las primera y segunda porciones rectas, tomando como centro el punto situado en la intersección de una recta normal a la zona rectilínea superior y secante en el extremo de la zona rectilínea superior y de una recta normal a la zona rectilínea inferior y secante en el extremo de la zona rectilínea inferior. Con referencia a la guía 20 en su conjunto, el centro teórico se establece, para comparación, en el plano de simetría XZ de la guía 20 a una distancia de las zonas rectilíneas inferiores igual a la mitad de la distancia entre las primera y segunda porciones rectas. La porción curva es próxima a una evolvente de círculo, por ejemplo por cuadrante. La zona redondeada está construida por construcción geométrica alrededor de un piñón ficticio idéntico al piñón real 1 y dispuesto en la parte inferior de la porción de unión.

La posición de la cadena 10 está ilustrada en las figuras 7 a 10 para ángulos de piñón 1 de 40°, 45°, 50° y 55°. En cada uno de estos ángulos, hay contacto del borde de ataque 2a del diente siguiente y ausencia de contacto del borde de fuga 2b. El contacto presenta por tanto una constancia en al menos la excursión de 15° representada. En la práctica, el contacto es constante en el borde de ataque en un ángulo de 40°. De manera más general, el contacto es constante en 360°/número de dientes.

Cuando el piñón 1 gira en el sentido contrario a las agujas del reloj, la cadena 10 es empujada hacia el almacén por cada uno de los dientes 2 en contacto con la cadena 10. Cuando el piñón 1 gira en el sentido de las agujas del reloj, la cadena 10 empuja cada uno de los dientes 2 en contacto con el cadena 10. Se produce una toma de contacto al inicio del engrane y una salida de contacto al final de engrane, estando cargada la porción de empuje 10a.

En el modo de realización de la figura 11, el elemento de retorno 21 es una pieza que presenta una superficie de rodadura convexa 22 para los rodillos de guía 171. El elemento de retorno 21 se ha omitido en la parte derecha de la figura para mostrar la cadena más completamente. El elemento de retorno 21 presenta un pequeño grosor en la dirección x para dejar libre la trayectoria de los eslabones de la cadena. La superficie de rodadura convexa 22 presenta un radio variable por analogía con la figura 6. La superficie de rodadura convexa 22 puede ser fija o móvil. En el caso móvil está previsto un empujador 23 en la dirección z. El empujador 23 puede ser elástico. El empujador 23 ejerce una fuerza de compresión sobre la cadena 10.

La cadena 10 puede ser del tipo descrito en el documento FR 2780472 al cual se invita al lector a referirse.

En el modo de realización de las figuras 11 a 13, la cadena 10 comprende una pluralidad de eslabones 12 sucesivos. Los eslabones 12 están articulados alrededor de barras 11 que forman ejes transversales. Cada eslabón 12 comprende dos caras 12a esencialmente paralelas. Cada cara 12a está perforada con dos orificios de recepción de los ejes de articulación. Cada cara 12a está equipada con una prolongación 12b que define una cara activa transversal delantera y una cara activa transversal trasera para apoyarse respectivamente en una cara activa transversal trasera de una cara de 12a de eslabón anterior y una cara activa transversal delantera de una cara del eslabón posterior cuando los eslabones 12 están en línea recta, en particular dentro de la porción de empuje de la cadena 10. Cada cara 12a comprende una parte aguas arriba y una parte aguas abajo desplazadas transversalmente. El desplazamiento puede ser efectuado en una prensa. La parte aguas arriba y la parte aguas abajo son paralelas. La parte aguas arriba y la prolongación 12b están situadas en el mismo plano. La parte aguas abajo está desplazada hacia el interior del eslabón. La parte aguas abajo es vecina de la parte aguas arriba de otro eslabón 12 articulado en la misma barra 11.

Los ejes de articulación de los eslabones 12 están provistos en cada uno de sus extremos de rodillos de guía 171. Los rodillos de guía 171 están situados al exterior de las caras. Los rodillos de guía 171 cooperan con carriles de guía laterales previstos en bridas laterales de un cárter que forma parte de la guía 20 en las porciones de empuje y almacén, y con el elemento de retorno 21 en la porción de unión.

En el modo de realización de la figura 14, la cadena 10 comprende además tensores elásticos 15. Se han omitido tres rodillos de guía 171 para dejar ver los tensores elásticos 15. Los tensores elásticos 15 favorecen la eliminación de la holgura entre eslabones 12. Los tensores elásticos 15 están realizados de material flexible, por ejemplo poliuretano. Los tensores elásticos 15 son de una sola pieza. Cada tensor 15 está provisto de orificios 16 de recepción de las barras 11 que forman ejes de articulación. Cada tensor 15 presenta la forma de un paralelepípedo con un grosor próximo al de un eslabón 12. La longitud de un tensor 15 es inferior a la de un eslabón 12 para evitar el contacto entre tensores coplanarios. La altura de un tensor 15 es inferior a la de un eslabón 12, estando el tensor 15 desprovisto de prolongación. Cada tensor 15 está montado sobre dos barras vecinas 11. Cada tensor 15 está montado en los extremos de las barras 11 más allá de los eslabones 12. Un tensor par y un tensor impar están montados en el primer extremo de una barra 11 y, en el otro lado, un tensor par y un tensor impar están montados en el segundo extremo de la misma barra 11, opuesto al primer extremo.

Los tensores de fila impar son coplanarios. Los tensores de fila par son coplanarios en un plano paralelo al plano de los tensores de fila impar. Los tensores de fila impar están en contacto con las caras de dos eslabones 12 sucesivos. Los tensores de fila par están en contacto con los tensores de fila impar. Los tensores de fila impar están entre los eslabones 12 y los tensores de fila par. Los tensores de fila par están entre los tensores de fila par y los rodillos de guía 171.

El conjunto de transmisión puede adoptar la forma de un módulo o de un kit de montaje en piezas separadas. Por ejemplo, dos bastidores idénticos equipados con transmisiones idénticas pueden ser compatibles con almacenes y/o cadenas de diferentes longitudes. Un kit puede comprender varias cadenas o eslabones opcionales que haya que agregar/retirar.

La invención no se limita a los conjuntos de transmisión y maquinarias descritos anteriormente, sólo a modo de ejemplos, sino que engloba todas las variantes que el experto en la materia pueda considerar.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de cadena de empuje, que comprende una cadena de empuje (10) abierta que comprende una porción de empuje (10a) y una porción de almacén (10b), una guía de cadena de empuje (20) en una porción de empuje de la citada cadena de empuje, un piñón de accionamiento (1) provisto de dientes (2) engranados con la cadena de empuje, un espacio de almacenamiento (9) de la porción de almacén, siendo el citado espacio de almacenamiento (9) paralelo a la porción de empuje y situado en el lado opuesto a la porción de empuje, el piñón de accionamiento (1) engrana bilateralmente con la cadena de empuje de manera simétrica en el lado de la citada porción de empuje (10a) y en el lado de la porción de almacén (10b), comprendiendo la cadena (10) una porción de unión (10c) entre la porción de empuje (10a) y la porción de almacén (10b), dispuesta a distancia del piñón, estando el piñón de accionamiento (1) en contacto con la cadena de empuje por superficies (2a) en evolvente de círculo, perteneciendo las citadas superficies (2a) a los dientes (2), definiendo un diente (2) que engrana con la cadena (10) una línea de acción que presenta un ángulo con la porción de empuje comprendido entre -10° y 10°, caracterizado por que la citada guía (20) comprende superficies de contacto de material sintético; y la guía (20) presenta una primera porción recta correspondiente a la porción de empuje (10a), una segunda porción recta correspondiente a la porción de almacén (10b) y una porción curva correspondiente a la porción de unión (10c), y ofrece una superficie de rodadura dirigida hacia el exterior, siendo la porción curva convexa, conectándose la porción curva a la primera porción recta en un extremo y a la segunda porción recta en el otro extremo de manera lisa, formando la porción curva un elemento de retorno (21), teniendo la porción curva un radio no constante y extendiéndose en 180°; presentando la porción curva una simetría con respecto al plano que pasa por el eje del piñón de accionamiento y por el eje de la porción de empuje y estando constituida por dos cuadrantes idénticos, cada cuadrante presenta una simetría con respecto a un plano a 45° con respecto al plano que pasa por el eje del piñón de accionamiento y por el eje de la porción de empuje y paralelo al eje de la porción de empuje, comprendiendo cada cuadrante una zona rectilínea superior dispuesta en la prolongación de la primera porción recta o de la segunda porción recta, una zona rectilínea inferior dispuesta en la prolongación de la zona rectilínea inferior del otro cuadrante y en el plano que pasa por el eje del piñón de accionamiento y normal al eje de la porción de empuje, y una zona redondeada entre la zona rectilínea superior y la zona rectilínea inferior, la porción curva comprende dos porciones de arco de círculo del mismo radio con centros desplazados, distantes horizontalmente uno del otro, siendo el radio inferior a la mitad de la distancia entre las dos zonas rectilíneas superiores, la guía (20) forma una superficie de rodadura para rodillos de guía, y la porción curva comprende una pluralidad de porciones de arco de círculo, siendo las citadas porciones tangentes.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el cual las citadas superficies de contacto son superficies de rodadura o superficies de deslizamiento.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el piñón de accionamiento (1) es único.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual al menos una de la porción de empuje (10a) y de la porción de almacén (10b) está dispuesta por encima del piñón de accionamiento (1), y la porción de unión (10c) está dispuesta por debajo piñón (1).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la porción de unión (10c) está guiada por un elemento de retorno (21).

6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el cual el elemento de retorno (21) es aproximadamente una evolvente de círculo.

7. Dispositivo según las reivindicaciones 5 o 6, en el cual el elemento de retorno es fijo.

8. Dispositivo según las reivindicaciones 5 o 6, en el cual la posición del elemento de retorno es regulable en posición.

9. Dispositivo según las reivindicaciones 5 o 6, en el cual el elemento de retorno comprende un tensor (15).

10. El dispositivo según las reivindicaciones 5 o 6, en el cual el elemento de retorno comprende un elemento de puesta en compresión.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el piñón (1) está provisto de 5 a 15 dientes (2) con perfil en evolvente de círculo, montado a rotación alrededor de un eje, y la cadena (10) comprende barras (11), estando engranada al menos una de las barras (11) con el piñón (1), y piñón (1) comprende dientes rectos con un módulo m comprendido entre 3 mm y 64 mm.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la cadena comprende un elemento elástico pretensado.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la línea de acción presenta un ángulo con la porción de empuje comprendido entre -2° y 2°.