MX2012002202A - Embrague de friccion para accionamiento usando un medio de presion corriente. - Google Patents

Abstract

La invención se relaciona con un embrague de fricción (1a, 1b) para el accionamiento usando un medio de presión. Embragues de este tipo pueden ser usados por ejemplo en la producción de automóviles para accionar unidades auxiliares como por ejemplo ventiladores (22). Por medio del uso de un resorte de disco (6) se logra un diseño particularmente compacto. También se propone un método de producción.

Description

EMBRAGUE DE FRICCION PARA ACCIONAMIENTO USANDO UN MEDIO DE PRESION CORRIENTE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un embrague de fricción según el preámbulo de la reivindicación 1 y con un método para la producción de un embrague de fricción.

Estado de la técnica Embragues de fricción que son accionados usando un medio de presión corriente son conocidos en múltiples modalidades, en particular en le tecnología automotor. Embragues de fricción de este tipo son usados también para acoplar ventiladores o bombas de medios de refrigeración o lubricación de modo cambiable con el árbol motor. Embragues correspondientes tienen que funcionar muy confiablemente, por una parte, y deberían tener, por otra, una estructura tan compacta como posible. Un reto constructivo particular representa el alojamiento de un área de trabajo para un medio de presión que tiene que ser tan estanco como posible. Además tiene que acomodarse en un dispositivo de cambio de este tipo comprendiendo varias partes que se mueven relativamente unas a otras, un elemento elástico que contrarresta la expansión del medio de presión.

Objetivo y ventajas de la invención La invención se basa en el objetivo de ofrecer un embrague que tiene una estructura comparativamente simple y que ocupa poco espacio.

Este objetivo se logra por medio de un embrague de fricción teniendo las características de la reivindicación 1 y 10.

En las reivindicaciones dependientes se señalan perfeccionamientos ventajosos y convenientes de la invención.

La invención parte de un embrague de fricción para el accionamiento mediante un medio de presión corriente que comprende dos elementos de embrague alojados de modo rotatorio en el mismo eje que pueden ponerse en contacto de fricción uno con otro para la transmisión de un movimiento rotatorio, y una cámara de presión ubicada en el embrague cuyo volumen es variable por medio de un émbolo axialmente desplazable, siendo el émbolo mantenido en una posición predefinida por la acción de un resorte. La cámara de presión sirve para alojar un medio de presión corriente por medio del cual se desplaza el émbolo contra la acción del resorte a causa de aumento de presión y se puede acoplar o desacoplar el embrague. El resorte es un resorte de disco.

Sobre todo gracias a su estructura plana ofrecen los resortes de disco la ventaja de requerir comparativamente poco espacio en dirección axial del eje de rotación del embrague. En particular resortes de disco en forma de anillo circular se ajustan particularmente bien a la geometría de un embrague gracias a sus bordes, dispuestos concéntricamente, de los cuales el interior o el exterior se pueden inmovilizar en forma fija selectivamente. Estando definida la forma del resorte de disco pueden seleccionarse otros parámetros como, por ejemplo, el material, el grosor del material y las secciones en la superficie de resorte por medio de los cuales puede ajustarse la fuerza elástica y la carrera del resorte. Gracias a ello puede ajustarse un embrague inventivo ventajosamente con pocos o ningunos cambios de dimensiones a diferentes requerimientos. Puesto que en resortes de disco secciones elásticas extendidas, respectivamente, varias de ellas paralelamente contribuyen a la acción de fuerza, los resortes de disco ofrecen, por ejemplo en comparación con resortes helicoidales, una mayor conflabilidad y protección contra falla.

El resorte se aloja en el interior de la cámara de presión. Esto ofrece la ventaja de que no se tiene que prever para el elemento del embrague que ha de ser soportado elásticamente. Además, la carrera de resorte se ubica en el área de expansión del medio de presión en que el émbolo es particularmente fácil de acceder para un accionamiento concurrente con un resorte. El alojamiento del resorte, en particular del resorte de disco, dentro de la cámara de presión ofrece un embrague de fricción materializado asi inventivamente la ventaja de una construcción particularmente compacta.

La esencia de la invención consiste en que el resorte de disco jala un elemento exterior de embrague hacia un elemento interior de embrague del modo que superficies de fricción cónicas entran en contacto una con otra.

Un embrague de fricción inventivo posee convenientemente un tope mecánica que está realizado del modo que el tope mecánico delimita un desplazamiento axial del émbolo a causa del medio de presión corriente a un volumen máximo definido de la cámara de presión que aloja el medio de presión. Semejante tope mecánico restringe la carrera de resorte y evita por lo tanto ventajosamente un estiramiento excesivo del resorte de disco. En particular cuando el tope mecánico detiene el desplazamiento del émbolo a una distancia comparativamente mayor del eje de rotación del embrague y simétricamente a éste puede el tope mecánico estabilizar la posición del émbolo que está bajo presión. El tope mecánico puede reducir ventajosamente una masa no equilibrada durante el funcionamiento del embrague.

Una modalidad preferente de la invención prevé que las superficies de los elementos de embrague que pueden entrar en contacto de fricción una con otra para la transmisión de un movimiento rotatorio están configuradas en forma cónica respecto al eje de rotación. En contraste con superficies de fricción planas que están en contacto perpendicular relativo al eje de rotación del embrague puede aprovecharse con superficies de fricción cónicas venta osamente la altura estructural de un embrague de fricción a lo largo del eje de rotación del embrague para incrementar ventajosamente la superficie que participa en la unión por fuerza de fricción. Las superficies de fricción cónicas ofrecen además la ventaja de que los elementos de embrague del lado motor y de toma de fuerza están centradas uno con otro en estado embragado. A causa del efecto de cuña con que ambas superficies de fricción cónicas se enganchan mutuamente la transmisión de par es menos susceptible a vibraciones y golpes que actúan verticalmente al eje de rotación.

Se prefiere en particular que las superficies de los elementos de embrague que pueden entrar en contacto de fricción para la transmisión de un movimiento rotatorio tengan una zona de traslape axial con relación al eje de rotación sin contacto de fricción, vistos radialmente afuera. Semejante zona de traslape axial en que un elemento de embrague envuelve el otro, ofrece una protección ventajosa contra la penetración de suciedad al interior del embrague. Una zona de traslape axial garantiza además que aún con masa desequilibrada en al menos un elemento de embrague, por ejemplo a causa de un cojinete defectuoso, el embrague pueda ser embragado con seguridad.

Una modalidad preferente de la invención prevé que en las superficies de fricción se presenta una transmisión de par cuando la fuerza que el medio de presión ejerce sobre el émbolo es menor que la fuerza del resorte de disco con que las superficies de fricción son presionadas una contra la otra. El embrague puede ser desembragado por lo tanto sólo cuando el medio de presión es puesto bajo suficiente presión. Semejante modo de funcionamiento ofrece la ventaja de que unidades que tienen que continuar su funcionamiento con seguridad quedan embragadas aun cuando el medio de presión ya no puede ponerse bajo presión.

Otra modalidad preferida de la invención se caracteriza porque en las superficies de fricción se presenta una transmisión de par cuando la fuerza que el medio de presión ejerce sobre el émbolo es mayor que la fuerza del resorte de disco por medio del cual las superficies de fricción se mantienen en estado sin contacto. Esto significa que el medio de presión se pone bajo presión sólo para embragar. Semejante modalidad de la invención ofrece la ventaja de que unidades auxiliares en un vehículo, cuyo funcionamiento se requiere sólo esporádicamente y generalmente por poco tiempo sólo requieren en estos intervalos que el embrague se ponga bajo presión. En estado desembragado el embrague mismo es libre de presión y la unidad auxiliar no consume potencia mecánica del accionamiento durante este tiempo, e. g. de un motor de combustión interna.

Se prefiere además que uno de los elementos de embrague tenga imanes permanentes para la transmisión de un movimiento rotatorio, de modo que sin contacto de fricción entre los elementos de embrague pueda presentarse una transmisión de un movimiento rotatorio según el principio de un embrague de corrientes parasíticas. Gracias a esto puede transmitirse ventajosamente un movimiento rotatorio aún en estado desembragado del embrague inventivo. Esto permite, por ejemplo, accionar unidades como, e. g., un ventilador que tiene que moverse durante toda la duración del funcionamiento de un motor, siendo requerido, sin embargo, sólo raras veces revoluciones por minuto máximas del estado embragado.

Las superficies de fricción de los elementos de embrague consisten preferentemente de acero. En particular, si los elementos de embrague que tienen las superficies de fricción son producidas de acero, puede reducirse ventajosamente la inversión para la producción de los elementos de embrague gracias a esta modalidad de la invención. Esto ofrece además la ventaja de un desgaste relativamente pegueño de las superficies de fricción, en particular, cuando en estado embragado sólo se requiere un par comparativamente pequeño en funcionamiento acoplado para el accionamiento, por ejemplo, de una rueda de ventilador en el compartimento de motor.

Ejemplo de realización: Por medio de figuras se describen dos ejemplos de realización y el método de producción del embrague de fricción inventivo y se explican también características y ventajas adicionales de la invención.

Se muestra: Figura 1 una sección esquemática por un embrague de fricción inventivo con las paletas para un ventilador de un motor de combustión interna de un vehículo; Figura 2 una sección esquemática por un embrague de fricción de velocidades inventivo con accionamiento por corrientes parasíticas; Figura 3 un diagrama de flujo que aclara la producción del embrague de fricción de velocidades.

Los signos de referencia se usan de modo uniforme en la medida en que son pertinentes.

En la figura 1 se representa esquemáticamente un embrague de ventilador la de accionamiento neumático. Una rueda de ventilador 22 está fijada por medio de varios tornillos de fijación 21 en un elemento de embrague 3 exterior. Un elemento de embrague 2 interior es atornillado por medio de tornillos de fijación 20 con una cubierta 11. La rosca de los tornillos de fijación 20 sobresale de la cubierta 11 para que esta parte del embrague 1 pueda atornillarse con un elemento de accionamiento, por ejemplo, una polea de transmisión.

Un paso rotatorio 14 lleva un conducto 13 de medio de presión a través de la cubierta 11. Junto con un émbolo 5 forma el elemento de embrague interior 2 y la cubierta 11 una cámara de presión 4. La cámara de presión 4 recibe aire comprimido que es alimentado a través del conducto 13.

Dentro del área 4 de presión está fijada un resorte de disco 6 en su borde exterior entre la cubierta 11 y el elemento de embrague interior 2. En su borde interior el resorte de disco 6 en forma de anillo circular está fijado entre el émbolo 5 y una arandela de seguridad de resorte 16 que está atornillada a su vez por medio de un perno de cojinete 17. El elemento de embrague exterior 3 está alojado en forma rotatoria sobre el eje de rotación de embrague a través de un rodamiento a bolas 18.

El resorte de disco 6 jala el elemento de embrague exterior 3 por medio de la arandela de seguro de resorte 16, el perno de cojinete 17 y el rodamiento a bolas 18 hacia el elemento de embrague interior 2, de modo que las superficies de fricción 8 y 9 cónicas entran en contacto una con otra. Por lo tanto, el embrague 1 se encuentra en estado embragado sin que haya sobrepresión en la cámara de presión 4, estado que es ocasionado por el plato de disco 6.

Por medio de alimentación de aire comprimido a través del conducto 13 y el paso rotatorio 14 se aumenta la presión en la cámara de presión 4 y el émbolo 5 es desplazado contra la fuerza del resorte 6. Las superficies de fricción 8 y 9 del elemento de embrague interior 2 y exterior 3 son separadas en esto. A causa de la pérdida del contacto de fricción mecánico en las superficies de fricción puede transmitirse un par claramente reducido sólo a través de la fricción en el rodamiento a bolas 18. Debido a esto se impulsa el movimiento rotatorio de la rueda de ventilador 22 con relación al elemento de accionamiento o muy lento o de modo alguno.

La carrera de émbolo está restringida por el tope 7. Éste estabiliza el émbolo 5 y, con ello, la posición del perno de cojinete 17, del rodamiento a bolas 18 y finalmente del elemento de embrague exterior 3. Las fuerzas que ejercen partes del embrague sobre el émbolo 5 no son absorbidos, por lo tanto, sólo por las paredes cilindricas del émbolo 5 y de la cámara de presión 4. Esto ofrece la ventaja de que tanto el émbolo 5 como el área 4 de presión pueden construirse con una profundidad comparativamente menor con relación a su diámetro.

La figura 2 muestra otra modalidad de un embrague de ventilador Ib inventivo de accionamiento neumático que tiene, sin embargo, adicionalmente un accionamiento por corrientes parasíticas. Para esto se encuentra en el borde exterior del elemento de embrague 3 un anillo en el cual se encuentran dispuestos varios imanes permanentes 12, preferentemente en forma simétrica relativos al eje de rotación. Opuesto a los imanes permanentes 12 se encuentra en el elemento de embrague 3 en dirección axial un anillo 19 con aletas de enfriamiento, anillo que forma la zona del borde exterior de la cubierta 11 y está conectado con el elemento de embrague interior 2.

La cubierta 11 se produce en un metal de alta conductividad eléctrica, preferentemente de aluminio. Los imanes permanentes 12 inducen en el material metálico conductivo del anillo de aletas de enfriamiento 19 corrientes parasíticas, de modo que según el principio de un embrague de corrientes parasíticas se arrastra el elemento de embrague exterior por las fuerzas electromagnéticas en la dirección de rotación del elemento de embrague interior 2.

Cuando el embrague Ib es accionado siempre por medio de un incremento de presión que es suficiente para desplazar el émbolo 5 al tope 7, esta modalidad ofrece la opción de ajustar dos diferentes velocidades de rotación de la rueda de ventilador 22. Puesto que el accionamiento de corrientes parasíticas es operado con distancia uniforme entre los imanes permanentes 12 y el anillo de aletas de enfriamiento 19 pueden ajustarse las dimensiones del anillo de aletas de enfriamiento 19 con mayor precisión, comparativamente, a una potencia de disipación de calor apropiada para la aplicación.

En principio puede configurarse la fuerza electromagnética del embrague de corrientes parasíticas en forma ajustable para ajustar la velocidad del elemento de embrague en que está dispuesto el ventilador 22.

La fuerza magnética puede ajustarse variando una de las siguientes opciones: a) el número de imanes que se usan en el sistema de corrientes parasíticas; b) el tamaño del entrehierro del sistema de corrientes parasíticas, es decir, el entrehierro entre una sección en el anillo de aletas de enfriamiento 19 en que se genera la zona de corrientes parasíticas y el elemento de embrague exterior 3 que porta los imanes 12. c) Por la potencia de los imanes 12 que se usan. En el ejemplo de realización según las figuras 1 y 2, la distancia de desplazamiento entre elemento de embrague interior 2 y elemento de embrague exterior 3 entre estado embragado y no embragado puede ascender a 1.5 mm cuando el embrague es nuevo, y crecer hasta e. g. 3.7 mm al final de la vida útil sin menoscabo del funcionamiento del embrague. El ejemplo de realización es diseñado e. g. para generar una fuerza del resorte de disco de 2000 newton, por lo que al final de la vida útil del embrague aún se dispone de 600 newtonmetros como par estático. El par estático puede ascender e. g. en estado nuevo sin desgaste de las superficies de fricción 8, 9 a aproximadamente 1100 newtonmetros. El par de cambio máximo asciende aproximadamente a 280 newtonmetros. Con una longitud de palanca de aproximadamente 0.5 metros asciende la fuerza entonces a aproximadamente 560 newton. La velocidad de entrada puede ascender a aproximadamente 3000 revoluciones por minuto, pudiendo ubicarse la velocidad de patinaje del sistema de corrientes parasíticas en estado frío en aproximadamente 500 - 1200 revoluciones por minuto, dependiendo de la carga de ventilador. En estado nuevo del embrague debería estar la presión en la cámara de presión para desacoplar el embrague en 4 - 5 bar.

Los parámetros referidos son sólo a guisa de ejemplo y pueden variar sin abandonar el alcance de la solicitud.

El par transmisible de los embragues de fricción la Ib depende de las características de las superficies de fricción y del ángulo de las superficies de fricción 8, 9 cónicas .

También puede modificarse la fuerza del resorte de disco 6 para poder influenciar el comportamiento de cambio de embrague acoplado y no acoplado o el par transmitido en estado no acoplado.

En la figura 3 se presenta en un diagrama de flujo en principio un método para la producción de los embragues de fricción la, Ib.

Las etapas encima de la línea interrumpida pueden usarse para producir un embrague la de una velocidad. Las etapas adicionales debajo de la línea interrumpida pueden llevarse a cabo para obtener un embrague Ib de dos velocidades con accionamiento por corrientes parasíticas.

Primeramente se producen primeras y segundas partes metálicas 2, 3 cónicas en la etapa S 302. En la etapa S 304 se coloca una sección de portador de ventilador en la superficie exterior del elemento de embrague exterior 3. En la etapa S 306 se conecta el elemento de embrague exterior 3 con el émbolo 5.

En las etapas S 308, S 310, S 312, S 314 se conecta el resorte de disco 6 con el elemento de acoplamiento interior 2 y el émbolo 5 y se inserta el émbolo.

En la etapa S 316 se configura el elemento de embrague interior 2 y el elemento de embrague exterior 3 de la manera que puedan rotar independientemente uno del otro. En las etapas S 318 y S 320 se prevé el elemento de embrague interior 2 con imanes permanentes 12 y el elemento de embrague exterior 3 con el anillo de aletas de enfriamiento 19.

Lista de signos de referencia: la Embrague Ib Embrague con accionamiento de corrientes parasíticas 2 Elemento de embrague interior 3 Elemento de embrague exterior 4 Cámara de presión 5 Émbolo 6 Resorte de disco 7 Tope mecánico 8 Superficie de fricción cónica interior 9 Superficie de fricción cónica exterior 10 Zona de traslape 11 Cubierta 12 Imanes permanentes 13 Conducto de aire comprimido Elemento deslizante para paso rotatorio Obturación Arandela de seguro de resorte Perno de cojinete Rodamiento a bolas Anillo de aletas de enfriamiento Tornillo de fijación para elemento de accionamiento Tornillo de fijación para ventilador Ventilador

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Embrague de fricción para el accionamiento usando un medio de presión corriente comprendiendo dos elementos de embrague alojados en forma rotatoria sobre el mismo eje de rotación que pueden ponerse en contacto de fricción uno con otro para la transmisión de un movimiento rotatorio y una cámara de presión ubicada en el embrague cuyo volumen puede modificarse por medio de un émbolo movible en dirección axial, siendo mantenido el émbolo en una posición predefinida por la acción de un resorte de disco que está ubicado en el interior de la cámara de presión, caracterizado porque el resorte de disco jala un elemento de embrague exterior del modo que unas superficies de contacto cónicas entran en contacto de fricción una con otra .

2. Embrague de fricción según el preámbulo de la reivindicación 1, en particular según la reivindicación 1, caracterizado porque el resorte está instalado en el interior de la cámara de presión.

3. Embrague de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un tope mecánico está conformado del modo que el tope mecánico delimita un desplazamiento del émbolo, causado por el medio de presión corriente, a un volumen máximo predefinido de la cavidad que aloja el medio presión.

. Embrague de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las superficies de los elementos de embrague que pueden entrar en contacto de fricción una con otra para la transmisión de un movimiento rotatorio están configuradas en forma cónica con relación al eje de rotación.

5. Embrague de fricción según la reivindicación 3, caracterizado porque las superficies de los elementos de embrague que pueden entrar en contacto de fricción una con otra para la transmisión de un movimiento rotatorio tienen una sección de traslape axial con relación al eje de rotación sin contacto de fricción vista en dirección radialmente afuera.

6. Embrague de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en las superficies de fricción se presenta una transmisión de par cuando la fuerza que el medio de presión ejerce sobre el émbolo es menor que una acción del resorte de disco con que las superficies de fricción son prensadas una contra otra.

7. Embrague de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en las superficies de fricción se presenta una transmisión de par cuando la fuerza que el medio de presión ejerce sobre el émbolo es mayor que una acción del resorte de disco con que las superficies de fricción son mantenidas a una distancia una de otra libre de contacto.

8. Embrague de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque uno de los elementos de embrague posee imanes permanentes para la transmisión de un movimiento rotatorio del modo que se pueda presentar sin contacto de fricción entre los elementos de embrague una transmisión de un movimiento rotatorio según el principio de un embrague de corrientes parasíticas .

9. Embrague de fricción según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las superficies de fricción de los elementos de embrague consisten de acero.

10. Método para la producción de un embrague de fricción que comprende las siguientes etapas: - producción de un elemento de embrague interior y de un elemento de embrague exterior poseyendo cada elemento de embrague una superficie interior y una superficie exterior, - colocar de un portador de ventilador en la superficie exterior del elemento de embrague exterior, - conectar de al menos una parte de un segundo extremo de un émbolo que tiene un primer y un segundo extremo con al menos una parte de la superficie interior del elemento de embrague exterior, conectar de al menos una parte del primer extremo del émbolo con al menos una parte de la superficie interior del elemento de embrague interior, - conectar de al menos una parte del primer extremo del resorte de disco que posee un primer y un segundo extremo con al menos una parte del primer extremo del émbolo y conectar de al menos una parte del segundo extremo del resorte de disco con al menos una parte de la superficie interior del elemento de embrague interior, - producir una cámara de presión con al menos una parte del primer extremo del émbolo, - y ajustar el elemento de embrague interior con el elemento de embrague exterior del modo que la superficie de fricción cónica interior pueda entrar en contacto de fricción de metal sobre metal con la superficie de fricción cónica exterior.

11. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque en una etapa adicional el émbolo es configurado del modo que la superficie de fricción cónica interior y la superficie de fricción exterior puedan moverse axialmente relativas entre si.

12. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque en una etapa adicional el resorte de disco es precargado de modo tal que el resorte de disco jala el elemento de embrague exterior hacia el elemento de embrague interior y, con ello, la superficie de fricción exterior cónica a la superficie de fricción interior cónica .

13. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque el ventilador es fijado en un portador en el elemento de acoplamiento exterior.

14. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque el plato de disco y el émbolo son dispuestos en el elemento de embrague interior respectivamente en el elemento de embrague exterior.

15. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque en el elemento de embrague interior y en el elemento de embrague exterior se forma una superficie de fricción cónica interior respectivamente una superficie de fricción cónica exterior.

16. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque las superficies de fricción cónicas son conformadas de modo tal que el ángulo de inclinación del respectivo cono asciende a aproximadamente 25 grados.

17. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque se disponen elementos de un accionamiento de corrientes parasíticas en los elementos de embrague interior y exterior.

18. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque en el elemento de embrague exterior se disponen imanes y en el elemento de embrague interior secciones de corrientes parasíticas.

19. Método según la reivindicación 10, caracterizado porque se disponen aletas de enfriamiento en el elemento de embrague interior.