MX2013002032A

MX2013002032A - Acoplamiento de embrague de muelle de arrollamiento con caracteristicas de liberacion rapida.

Info

Publication number: MX2013002032A
Application number: MX2013002032A
Authority: MX
Inventors: Patricia M Mellor
Original assignee: Inertia Dynamics Llc
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2013-06-05
Also published as: JP5752251B2; US20120048673A1; ES2466917T3; JP2013536389A; EP2609345B1; WO2012027235A1; EP2609345A1; US8439177B2; KR101848087B1; KR20130100291A

Abstract

Se proporciona un acoplamiento rotacional. El acoplamiento incluye primero (12) y segundo (14) cubos colocados alrededor de un eje de rotación (24). El acoplamiento incluye además un muelle de arrollamiento (16) que se acopla al primer cubo y colocado radialmente con dirección hacia afuera del segundo cubo. El muelle de arrollamiento está configurado para acoplar entre sí el primero y el segundo cubos para la rotación durante la rotación del primer cubo en una primera dirección rotacional. El acoplamiento incluye además los medios, colocados radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento, para empujar el muelle de arrollamiento lejos del segundo cubo. El medio de empuje puede incluir una o más zapatas (20) y los medios, tales como los muelles (22), para desviar las zapatas radialmente con dirección hacia afuera desde el segundo cubo. Mediante el empuje del muelle de arrollamiento lejos del segundo cubo, ocurre la liberación rápida y completa del muelle de arrollamiento, donde la diferencia en la velocidad rotacional entre los cubos durante el desacoplamiento del embrague, es baja.

Description

ACOPLAMIENTO DE EMBRAGUE DE MUELLE DE ARROLLAMIENTO CON CARACTERISTICA DE LIBERACION RAPIDA CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a los acoplamientos rotacionales y, en particular, a un embrague de muelle de arrollamiento que tiene características para ayudar al desacoplamiento del muelle de arrollamiento después de la liberación del embrague.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Un embrague de muelle de arrollamiento convencional incluye un cubo de entrada y un cubo de salida. Un muelle de arrollamiento es acoplado a uno de los cubos de entrada y de salida y la rotación del cubo al cual es conectado el muelle de arrollamiento en una primera dirección rotacional provoca que el muelle se enrolle hacia abajo sobre el otro cubo, con lo cual se acoplan los dos cubos entre sí para la rotación y el acoplamiento del embrague. El muelle es desplegado y el embrague es liberado, cuando el cubo al cual es acoplado el muelle de arrollamiento se detiene o invierte la dirección, o como resultado de una fuerza externa que previene la rotación del muelle de arrollamiento.

La operación de un embrague de muelle de arrollamiento depende de las diferencias en la velocidad rotacional entre los cubos de entrada y salida. En ef.: 239336 particular, el muelle de arrollamiento se acoplará y se desprenderá más rápidamente cuando exista una gran diferencia en la velocidad rotacional entre los cubos .

En muchas aplicaciones, no obstante, las diferencias en la velocidad rotacional durante el acoplamiento y desacoplamiento del embrague' son relativamente bajas. Como resultado, el muelle de arrollamiento puede probar un arrastre no deseable sobre el cubo sobre el cual éste ha sido arrollado durante el desacoplamiento del embrague. Como resultado, el muelle de arrollamiento es también susceptible al desgaste incrementado. Los embragues de muelle de arrollamiento son por lo tanto a menudo inadecuados para aplicaciones en las cuales las diferencias en la velocidad rotacional entre los cubos son relativamente bajas. Los embragues de muelle arrollamiento convencionales intentan superar estos problemas al adaptar el ajuste de interferencia del muelle de arrollamiento a los cubos. La adaptación del ajuste de interferencia, no obstante, requiere un balance delicado para permitir el acoplamiento del embrague (el cual puede ser comprometido si existe interferencia insuficiente) y el desacoplamiento (el cual puede ser comprometido si existe demasiada interferencia) . En muchas aplicaciones, no puede ser obtenido un balance adecuado y los embragues de muelle de arrollamiento, convencionales no pueden ser utilizados .

Los inventores de la presente han reconocido una necesidad para un acoplamiento rotacional que reducirá al mínimo y/o eliminará una o más de las deficiencias anteriormente identificadas.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención proporciona un acoplamiento rotacional .

Un acoplamiento rotacional de acuerdo con una modalidad de la presente invención incluye primero y segundo cubos colocados alrededor de un eje de rotación. El acoplamiento incluye además un muelle de arrollamiento que se acopla al primer cubo y colocado radialmente con dirección hacia afuera del segundo cubo. El muelle de arrollamiento está configurado para acoplar el primero y segundo cubos entre sí para la rotación durante rotación del primer cubo en una primera dirección rotacional. El acoplamiento incluye además los medios, colocados radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento, para empujar el muelle de arrollamiento lejos del segundo cubo. Los medios de empuje pueden incluir una o más zapatas colocadas radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento y los medios, tal como una o más muelles, para las deviación de las zapatas radialmente con dirección hacia afuera desde el segundo cubo.

Un acoplamiento rotacional de acuerdo con la presente invención representa un mejoramiento con relación a-los acoplamientos rotacionales convencionales y, en particular, los embragues de muelle de arrollamiento convencionales. Mediante la provisión de un mecanismo que empuja el muelle de arrollamiento lejos del cubo sobre el cual se arrolla hacia abajo el muelle, el embrague de la invención facilita la liberación rápida del muelle de arrollamiento incluso en aplicaciones en las cuales la diferencia en la velocidad rotacional entre los cubos es baja. Como resultado, el embrague de la invención puede ser utilizado en aplicaciones adicionales previamente consideras inadecuadas para un embrague de muelle de arrollamiento.

Estas y otras ventajas de esta invención se volverán aparentes para una persona experta en la técnica a partir de la descripción detallada y de las figuras anexas que ilustran las características de esta invención a manera de ejemplo.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en perspectiva, en despiece, de un acoplamiento rotacional de acuerdo con una modalidad of la presente invención.

La Figura 2 es una vista en sección transversal del acoplamiento rotacional ensamblado de la Figura 1.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Con referencia ahora a las figuras, donde los números de referencia similares son utilizados para identificar componentes idénticos en las diversas vistas, las Figuras 1-2 ilustran un acoplamiento rotacional 10 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El acoplamiento 10 funciona como un embrague para transferir selectivamente el momento torsor entre los miembros de entrada y salida tales como ejes, poleas, engranes, ruedas catalinas y roldanas (no mostradas) . El acoplamiento 10 puede también funcionar como un freno sobre el miembro de salida, cuando el momento torsor no está siendo transferido al miembro de salida. En la modalidad ilustrativa, acoplamiento 10 funciona como un embrague de arranque/deslizamiento (o arranque/paro) . Se debe entender, no obstante, que la invención podría ser utilizada en otros embragues tales como los embragues de sobremarcha/unidireccionales , y los embragues de revolución simple, así como los combinaciones de embrague/freno que incluyen cualquiera de los embragues de la serie mecánica SC y WSC y la serie de embragues accionados CP y SAC y/o los embragues-frenos de DCB, CB y Super-accionados vendidos por Altra Industrial Motion, Inc., bajo las marcas comerciales "DYNACORP" y/o "WARNER ELECTRIC." El acoplamiento 10 puede incluir un cubo de entrada 12, un cubo de salida 14, un muelle de arrollamiento 16, un collar de control 18 y los medios, tales como las zapatas 20 y los muelles 22, para empujar el muelle de arrollamiento 16 lejos del cubo de salida 14.

El cubo de entrada 12 proporciona un medio para transferir el momento torsor desde un dispositivo de entrada tal como un eje, polea, engrane, rueda catalina o roldana (no mostrado) hacia el cubó de salida 14 a través del muelle de arrollamiento 16. El cubo 12 es convencional en la técnica y puede ser elaborado de metales convencionales y de aleaciones metálicas y puede, por ejemplo, comprender uno cubo de hierro sinterizado, impregnado con aceite. El cubo 12 es anular ye s colocado alrededor de un eje rotacional 24. En la modalidad ilustrativa, el cubo 12 incluye una porción 26 colocada en un extremo axial, una porción 28 que tiene un diámetro reducido con relación a la porción 26 y una porción tubular 30. Se debe entender, no obstante, que la configuración del cubo 12 puede variar dependiendo de la aplicación. La porción 26 está configurada para limitar el movimiento axial del muelle de arrollamiento 16 y el collar 18. La porción 28 está configurada para soportar una porción del muelle de arrollamiento 16. La porción 30 está configurada para recibir un eje a través del cual el momento torsor es impartido al cubo 12. La porción 30 puede ser unida al eje utilizando una relación convencional de llave/cerradura o de otra manera convencional .

El cubo de salida 14 proporciona un medio para transferir el momento torsor desde el cubo de entrada 12 hacia un miembro de salida tal como un eje, polea, engrane, rueda catalina o roldana. El cubo 14 es convencional en la técnica y puede ser elaborado de metales convencionales yd e aleaciones metálicas, y puede por ejemplo, comprender un cubo de hierro sinterizado impregnado con aceite. El cubo 14 es anular y colocado alrededor del eje 24 y puede ser coaxialmente alineado con el cubo de entrada 12. El cubo 14 es de tamaño adecuado para recibir la porción 30 del cubo de entrada 12 el cual se extiende a través de éste. El cubo de salida 14 puede ser retenido axialmente sobre la porción 30 del cubo de entrada 12 utilizando un anillo retenedor 32 colocado dentro de un canal sobre una superficie radialmente externa de la porción 30 del cubo de entrada 12. En la modalidad ilustrada, el cubo 14 incluye una porción 34 en un extremo axial y una porción de diámetro reducido 36 de cara de la porción 28 de la entrada 12. Se debe entender, no obstante, que la configuración del cubo 14 puede variar dependiendo de la aplicación.

La porción 34 del cubo 14 está configurada para limitar el movimiento axial del muelle de arrollamiento 16 y el collar 18 y para conectarse a un miembro de salida. Aunque la modalidad ilustrada está configurada para un miembro de entrada de eje y una polea, engrane, roldana, rueda catalina o miembro de salida similar, se debe entender que esta relación podría ser invertida y que los cubos 12, 14 podrían ser configurados para el acoplamiento a una variedad de miembros de entrada y salida.

La porción 36 del cubo 14 proporciona una superficie de acoplamiento para el muelle de arrollamiento 16 después del acoplamiento del embrague . Cuando el embrague no es acoplado, el cubo de entrada 12 y cubo de salida 14 son capaces de realizar la rotación relativa. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la superficie radialmente externa de la porción 36 del cubo 14 define una o más huecos 38 configurados para recibir una zapata correspondiente 20 y uno o más muelles 22. Los huecos 38 puede estar acomodados tal que la distancia circunferencial o angular es igual entre cualesquiera dos huecos circunferencialmente adyacentes 38. En la modalidad ilustrativa, el cubo 14 incluye tres huecos 38 con el centro circunferencial de cada hueco 38 que está localizado aproximadamente a 120 grado del centro circunferencial de un hueco adyacente 38. Se debe entender, no obstante, que el número de huecos 38 y su orientación uno con relación al otro, podría ser variado.

El muelle de arrollamiento 16 es proporcionado para acoplar entre sí los cubos de entrada y salida 12, 14 para la rotación. El muelle de arrollamiento 16 es convencional en la técnica y puede ser elaborado de metal convencional y de aleaciones metálicas. El muelle 16 tiene un diámetro interno que es ligeramente más pequeño que el diámetro externo de la porción 30 del cubo de entrada 12 y la porción 36 del cubo de salida 14. En consecuencia, el muelle 16 puede acoplarse a los cubos 12, 14 en un ajuste de interferencia. Se debe entender, no obstante que el muelle 16 podría acoplarse al cubo de entrada 12 en una variedad de formas incluyendo por conexión de una espiga en un extremo del muelle 16 al cubo de entrada 12. La rotación del cubo 12 en una dirección rotacional provoca que el muelle 16 se arrolle hacia abajo apretadamente sobre el cubo 14 para acoplar los cubos 12, 14 entre sí, para la rotación con el cual se transfiere el momento torsor desde el cubo de entrada 12 hacia el cubo de salida 14. Cuando la rotación del cubo 12 termina o el cubo 12 es girado en la dirección rotacional opuesta, el muelle 16 se despliega para desacoplar los cubos 12, 14 y desacoplar el embrague. Aunque el muelle 16 se acopla al cubo de salida 14 directamente en la modalidad ilustrada, se debe entender que el muelle 16 podría arrollarse hacia abajo sobre un miembro intermediario para acoplarse indirectamente al cubo de salida 14. Además, aunque el muelle 16 se arrolla hacia abajo sobre el cubo de salida 14 en la modalidad ilustrada, podrá ser comprendido por aquellos de experiencia en la técnica que el muelle 16 podría ser alternativamente orientado tal que muelle 16 se arrolle hacia abajo sobre el cubo de entrada 12 durante el acoplamiento del embrague, y pierde el arrollamiento desde el cubo de entrada 12 durante la liberación de el embrague. Otra espiga en un extremo opuesto del muelle 16 puede ser acoplado al collar 18 para un propósito descrito más adelante en la presente.

El collar 18 proporciona un medio para el acoplamiento controlado y el desacoplamiento controlado del embrague a partir de la rotación relativa de los cubos de entrada 12, 14. El collar 18 es convencional en la técnica y puede ser elaborado de nailon reforzado con vidrio, con insertos de acero o de aluminio. El collar 18 es de forma anular y es colocado alrededor del eje 24, coaxialmente alineado con los cubos 12, 14. El collar 18 es de tamaño adecuado para ser recibido entre la porción 26 del cubo de entrada 12 y la porción 34 del cubo de salida 14 después del montaje del acoplamiento 10, y puede hacer contacto con una cara extrema axial de las porciones 26, 34. El collar 18 es colocado radialmente con dirección hacia afuera del muelle de arrollamiento 16, y tiene un tamaño interno de tamaño adecuado para permitir un espaciamiento predeterminado con relación al muelle 16. El collar 18 incluye un hueco (no mostrado) o estructura similar configurada para recibir una espiga sobre un extremo del muelle 16. El collar 18 tiene un diámetro externo que puede ser mayor que el diámetro externo de las porciones 26, 34 de los cubos 12, 14, respectivamente. Una superficie radialmente externa del collar 18 define los medios, tales como una o más rampas 40, que pueden ser acopladas a un accionador mecánico y/o eléctrico tal como un solenoide . Cuando el accionador se acoplado con la rampa 40, se previene que el collar 18 gire. Esta acción provoca que el muelle 16 pierda el arrollamiento y se desacople de los cubos de entrada y salida 12, 14.

Las zapatas 20 y los muelles 22 proporcionan un medio para empujar el muelle de arrollamiento 16 lejos del cubo de salida 14. En la modalidad ilustrada, las zapatas 20 son de forma sustancialmente oval con un eje longitudinal que se extiende paralelo al eje 24. Se debe entender, no obstante, que el tamaño y la forma de las zapatas 20 puede variar siempre y cuando éstas proporcionen suficiente acoplamiento con el muelle de arrollamiento 16. Las zapatas 20 pueden ser elaboradas de un termoplástico y, en particular, polioximetileno vendido bajo la marca comercial registrada "DELRIN" por E.I. DuPont De Nemours and Company Corp., u otros materiales de baja fricción. Las zapatas 20 están configuradas para ser recibidas dentro de los huecos 38 en la porción 36 del cubo 14. Las zapatas 20 están espaciadas equidistantes alrededor de la circunferencia del cubo 14 tal que la distancia circunferencial es igual entre cualquiera de dos zapatas 20 circunferencialmente adyacentes. La modalidad ilustrada incluye tres zapatas con el centro circunferencial de cualquier zapata 20 espaciado 120 grados del centro circunferencial de cualquier zapata adyacente 20. Se debe entender, no obstante, que el número y la orientación de las zapatas 20 pueden variar. Por ejemplo, dos zapatas 20 pueden ser colocadas diametralmente opuestas una respecto a la otra. Las zapatas 20 están configuradas tal que la distancia de una superficie radialmente externa de cada zapata desde el eje 24 es sustancialmente igual a una distancia de una superficie radialmente externa 42 de la porción 36 del cubo 14 desde el eje 24, cuando el muelle 16 es arrollado hacia abajo sobre el cubo de salida 14 y los cubos de entrada y salida 12, 14 son acoplados entre sí para la rotación.

Los muelles 22 proporcionan un medio para desviar las zapatas 20 radialmente con dirección hacia afuera lejos del cubo 14 y hacia el muelle 16. Los muelles 22 son colocados radialmente entre la porción 36 del cubo 14 y el muelle 16 dentro de los huecos 38. Los muelles 22 son convencionales en la técnica y pueden comprender muelles de compresión arrollados de alambre o arandelas de muelle (por ejemplo, arandelas de Belleville) o muelles de lámina. En la modalidad ilustrada, cada zapata 20 es empujada con dirección hacia afuera por dos muelles 22. Se debe entender, no obstante, que el número de muelles 22 utilizados para empujar las zapatas 20 con dirección hacia afuera puede variar. La fuerza radialmente hacia aplicada por los muelles 22 hacia las zapatas 20 es menor que la fuerza radialmente hacia adentro aplicada por muelle 16 durante el acoplamiento del embrague, pero excede la fuerza del muelle 16 durante el desacoplamiento del embrague.

Un acoplamiento rotacional de acuerdo con la presente invención representa un mejoramiento de los acoplamientos rotaciones y, en particular, los embragues de muelle arrollamiento convencionales. Mediante la provisión de un mecanismo que empuja el muelle de arrollamiento 16 lejos del cubo 14 sobre el cual se arrolla el muelle 16, el embrague de la invención facilita la acción rápida y completa del muelle de arrollamiento 16 incluso en aplicaciones en las cuales la diferencia en la velocidad rotacional entre los cubos 12, 14 es baja. Como resultado, el embrague de la invención puede ser utilizado en aplicaciones adicionales previamente consideradas inadecuadas para un embrague de muelle de arrollamiento.

Mientras que la invención ha sido mostrada y descrita con referencia a una o más modalidades de la misma, podrá ser comprendida por aquellos expertos en la técnica que pueden ser realizados diversos cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un acoplamiento rotacional, caracterizado porque comprende : un primero y segundo cubos colocados alrededor de un eje de rotación; un muelle de arrollamiento que se acopla al primer cubo y colocado radialmente con dirección hacia afuera del segundo cubo, el muelle de arrollamiento está configurado para acoplar entre sí el primero y el segundo cubos, para la rotación durante la rotación del primer cubo en una primera dirección rotacional; una primera zapata colocada radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento; y un primer muelle colocado radialmente entre el segundo cubo y la primera zapata.

2. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un segundo muelle colocado entre el segundo cubo y la primera zapata.

3. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer muelle comprende un muelle de compresión.

4. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer muelle comprende una arandela de muelle.

5. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: una segunda zapata colocada radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento; y, un segundo muelle colocado radialmente entre el segundo cubo y la segunda zapata.

6. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la primera y segunda zapatas están diametralmente opuestas una respecto a la otra.

7. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque comprende además: una tercera zapata colocada radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento; y un tercer muelle colocado radialmente entre el segundo cubo y la tercera zapata.

8. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la distancia circunferencial es igual entre cualesquiera dos zapatas adyacentes de la primera, segunda y tercera zapatas.

9. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un collar colocado radialmente con dirección hacia afuera del muelle de arrollamiento, en donde un primer extremo del muelle de arrollamiento es acoplado al collar.

10. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo cubo incluye un hueco en una superficie radialmente externa configurada para recibir el primer muelle y la primera zapata .

11. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una distancia de una superficie radialmente externa de la primera zapata desde el eje es sustancialmente igual a una distancia de una superficie radialmente externa del segundo cubo desde el eje, cuando el primero y segundo cubos son acoplados entre sí para la rotación.

12. Un acoplamiento rotacional, caracterizado porque comprende : primero y segundo cubos colocados alrededor de un eje de rotación; un muelle de arrollamiento que se acopla al primer cubo y colocado radialmente con dirección hacia afuera del segundo cubo, el muelle de arrollamiento está configurado para acoplar el primero y el segundo cubos entre sí para la rotación durante la rotación del primer cubo en una primera dirección rotacional; los medios, colocados radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento, para empujar el muelle de arrollamiento lejos del segundo cubo.

13. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el medio de desviación comprende: una primera zapata colocada radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento; y los medios para desviar la primera zapata radialmente hacia afuera desde el segundo cubo.

14. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de desviación comprende un muelle de compresión.

15. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de desviación comprende una arandela de muelle.

16. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el medio de empuje incluye además : una segunda zapata colocada radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento; y los medios para desviar la segunda zapata radialmente hacia afuera desde el segundo cubo.

17. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la primera y segunda zapatas están diametralmente opuestas una respecto a la otra.

18. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el medio de empuje incluye además: una tercera zapata colocada radialmente entre el segundo cubo y el muelle de arrollamiento; y los medios para desviar la tercera zapata radialmente con dirección hacia afuera desde el segundo cubo.

19. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque una diferencia circunferencial es igual entre cualesquiera dos zapatas circunferencialmente adyacentes, de la primera, segunda y tercera zapatas.

20. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque una distancia de una -superficie radialmente externa de la primera zapata desde el eje, es sustancialmente igual a una distancia de una superficie radialmente externa del segundo cubo desde el eje, cuando el primero y segundo cubos son acoplados entre sí para la rotación.

21. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además un collar colocado radialmente con dirección hacia afuera del muelle de arrollamiento, en donde un primer extremo del muelle de arrollamiento está acoplado al collar.

22. El acoplamiento rotacional de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el segundo cubo incluye un hueco en una superficie radialmente externa configurada para recibir el medio de desviación.