DISPOSITIVO DE ACOPLAMIENTO CON CUERPOS DE APRIETE.

Dispositivo de acoplamiento con dos piezas de maquinaria montadas de forma giratoria,

especialmente un primer árbol (2) y un segundo árbol (13), para establecer una unión acoplable de estas piezas, en donde el dispositivo de acoplamiento posee unos cuerpos de apriete (3) que operan respectivamente por parejas uno contra otro y que actúan sobre superficies operativas (10, 11), caracterizado porque las superficies operativas (10, 11) están dispuestas paralelamente una a otra y en forma cónica y en donde

- el dispositivo de acoplamiento presenta un primero y un segundo árboles (2, 13), teniendo el segundo árbol (13) un anillo de acoplamiento (1) que posee en su interior los cuerpos de apriete (3), los cuales están dispuestos en forma giratoria sobre el primer árbol (2), y estando formadas las superficies operativas (10, 11) por el anillo de acoplamiento y el primer árbol, o

- el dispositivo de acoplamiento presenta un primero y un segundo árboles (14, 13), estando previsto un manguito de conexión (15) axialmente desplazable, dispuesto sobre el segundo árbol (13) y destinado a producir un desplazamiento axial de los cuerpos de apriete, presentando el manguito de conexión un anillo de acoplamiento (1) y estando dispuesto los cuerpos de apriete en forma giratoria sobre el lado interior del anillo de acoplamiento, y estando formadas las superficies operativas (10, 11) por el lado interior del anillo de acoplamiento y el primer árbol (14), o

- el dispositivo de acoplamiento presenta un árbol adicional y un manguito de conexión (16) axialmente desplazable, dispuesto sobre el mismo, estando aplicados los cuerpos de apriete de forma giratoria a los lados exterior e interior del manguito de conexión y estando formadas las superficies operativas (10, 11) por el lado interior de un anillo de acoplamiento de la segunda pieza de maquinaria y el lado exterior del manguito de conexión o por el lado interior del manguito de conexión y el primer árbol, o

- el dispositivo de acoplamiento presenta un árbol adicional (22) y un manguito de conexión (18) axialmente desplazable, dispuesto sobre el mismo, estando las dos piezas de maquinaria (20, 21) provistas de sendos anillos de acoplamiento que pueden ser conectados discrecionalmente con el árbol (22), estando sujetos los cuerpos de apriete de forma giratoria sobre el lado interior de los anillos de acoplamiento y estando formadas las superficies operativas por un cono doble (19, 19'') en el lado exterior del manguito de conexión y en un respectivo lado interior de un anillo de acoplamiento (1) de una pieza de maquinaria

Dispositivo de acoplamiento con cuerpos de apriete.

La invención concierne a un dispositivo de acoplamiento para establecer una unión acoplable de un primer árbol y un segundo árbol.

Se conocen acoplamientos en un gran número de versiones y éstos se describen en la literatura técnica, sobre todo en libros de enseñanza de elementos de maquinaria y en atlas de acoplamientos y engranajes.

El documento US 3 426 874 concierne a un acoplamiento sincronizador autorreforzante con un anillo de acoplamiento y cuerpos de apriete que actúan en caso por parejas uno contra otro y que están dispuestos de forma giratoria alrededor de un árbol.

El documento JP 06 017851 concierne a un engranaje de cambio que presenta también cuerpos de apriete que actúan por parejas uno contra otro y que están alojados en una jaula. Los cuerpos de apriete pueden ser engranados por desplazamiento de la jaula en dirección axial.

La invención tiene el cometido de proporcionar un dispositivo de acoplamiento con un comportamiento de conexión especialmente ventajoso.

Este problema se resuelve por medio de un dispositivo de acoplamiento con las características de la reivindi- cación 1.

El acoplamiento según la invención, que es operativo en ambos sentidos de giro, es un acoplamiento cónico con cuerpos de apriete, como los que son conocidos por bloqueos antirretroceso y embragues de piñón libre o de embalamiento y se emplean como elementos de acoplamiento. Con cuerpos de apriete como elementos de acoplamiento se puede efectuar un acoplamiento sin escalones en cualquier posición de giro relativo entre las piezas de maquinaria que se deben acoplar. La transmisión del par de giro puede recibir la característica de un acoplamiento de arrastre por complementariedad de forma, ya que, dependiendo del ángulo de cono durante la autorretención, el acoplamiento puede diseñarse de manera resistente a la torsión hasta la rotura de los cuerpos de apriete o de sus partes circundantes.

En caso de una concordancia adecuada del ángulo de cono y la fuerza de conexión axial, se puede crear también un acoplamiento de seguridad que comience a resbalar al sobrepasarse un par máximo prefijado.

Se describe la invención con más detalle ayudándose de ejemplos de realización representados en las figuras de los dibujos. Muestran:

Las figuras 1a, b, representaciones en sección A-A de un acoplamiento según la figura 2,

La figura 1c, una representación ampliada de la figura 2,

La figura 2, una primera forma de realización de un acoplamiento,

La figura 3, otra forma de realización de un acoplamiento con manguito de conexión,

La figura 4, otra forma de realización de un segundo acoplamiento con manguito de conexión y

La figura 5, otra forma de realización de un acoplamiento doble con manguito de conexión.

En la figura 1 se representan las partes integrantes del acoplamiento. El acoplamiento consta del anillo de acoplamiento exterior 1, el árbol 2 y los cuerpos de apriete 3 dispuestos radialmente entre ellos, los cuales se sujetan en una jaula giratoria 4 -en sí conocida por los piñones libres- dentro de unos rebajos 5 que están distribuidos uniformemente por el perímetro de la jaula 4, y los cuales están en situación de preparados para la función de apriete con un elemento de muelle 6. Los cuerpos de apriete 3 tienen en su centro en el caso representado unas ranuras oblicuas 7 destinadas a recibir el elemento de muelle giratorio 6 empleado en esta realización y en sí conocido por los piñones libres, el cual se apoya en el canto derecho 8 de las ranuras 7 y presiona radialmente sobre los cuerpos de apriete 3 con la fuerza de ataque F_A.

El punto de ataque de la fuerza F_A no está situado en las líneas de unión 9 entre los puntos de contacto exterior e interior de los cuerpos de apriete 3 con las superficies de apriete correspondientes 10 y 11, de modo que se origina cada vez un par de giro M que hace que rueden los cuerpos de apriete 3 pasando a la situación de preparados para la función de apriete. Los cuerpos de apriete 3 están enfrentados por parejas y se mantienen en la situación de preparados para la función de apriete de modo que no sea posible un giro relativo a derechas ni a izquierdas entre las partes 1 y 2 del acoplamiento.

Las figuras 1a y 1b muestran una posición de montaje de los elementos de apriete girada en 180º y un elemento de muelle 6 con diámetro mayor (figura 1a), así como un elemento de muelle 6 con diámetro menor (figura 1b).

En la figura 1a, estando abierto el acoplamiento, los cuerpos de apriete 3 son presionados contra la superficie de apriete 11 del árbol 2, siendo ésta así la realización adecuada cuando el árbol 2 está en el estado desacoplado. En la figura 1b los cuerpos de apriete 3 se sujetan en el anillo de acoplamiento 1 y hacen que esta realización se pueda utilizar universalmente.

La figura 1c muestra que las superficies de apriete 10 y 11 son exactamente paralelas y forman un ángulo a de 0 a aproximadamente 10º con el eje de giro. La distancia radial en las superficies de apriete 10 y 11 es igual a la altura máxima de los cuerpos de apriete menos el camino de rodadura radial necesario de las curvas de apriete interiores y exteriores de los cuerpos de apriete 3.

Un tope 12 impide que la jaula 4 de los cuerpos de apriete se desplace axialmente hacia fuera. El acoplamiento y desacoplamiento de las dos piezas de maquinaria del anillo de acoplamiento exterior 1 y del árbol 2 se efectúa por desplazamiento axial entre ellas en la cuantía s. La cuantía s tiene que ser así de grande hasta que las curvas de los cuerpos de apriete dejen de estar en contacto con una de las superficies de apriete 10 u 11. Cuando L es este entrehierro necesario, se tiene que cumplir entonces que la cuantía s =q L/sen a. L se compone del camino de rodadura radial de los cuerpos de apriete 3 y del entrehierro deseado entre los cuerpos de apriete destensados 3 y la superficie de apriete.

La elección del ángulo de cono a es de importancia esencial para el comportamiento de conexión del acoplamiento. Los dos datos de funcionamiento consistentes en la fuerza de conexión axial y el recorrido de conexión se comportan recíprocamente entre ellos. En el caso de aplicación general, se diseñará el acoplamiento de modo que la fuerza de conexión axial F_S sea suficiente para vencer la fuerza de ataque F_A de los muelles en el cuerpo de apriete 3 y para asegurar que esté presente una fuerza de contacto F_K entre la curva de apriete y las superficies de apriete. F_K contrarresta las fuerzas de ataque F_A de las dos superficies de apriete una con respecto a otra y depende, en primer lugar, del ángulo a.

El acoplamiento está diseñado en general de modo que dicho acoplamiento esté dotado de autorretención, lo que se consigue con el emparejamiento de materiales corriente consistente en acero sobre acero con un coeficiente de rozamiento estático de aproximadamente µ = 0,1 y, por tanto, tg a < 0,1, es decir, a < 7º.

Dado que en funcionamiento los cuerpos de apriete se separan todavía algo uno de otro al producirse una transmisión brusca del movimiento de giro, la fuerza de suelta oponente a a < 7º tiene que ser mayor que F_S. Se han de aplicar ángulos de a =q 7º para acoplamientos con menores pares de giro a transmitir, junto con una buena facilidad de conexión y cortos recorridos de conexión, pero con una mayor fuerza de conexión F_S.

En las figuras 2 a 4 los acoplamientos muestran el estado acoplado en la respectiva mitad superior de la imagen y el estado desacoplado en la respectiva mitad inferior de la imagen. En la figura 5 el acoplamiento muestra el estado desacoplado en la mitad superior de la imagen y el estado acoplado en la mitad inferior de la imagen.

En la figura 2 se representa la realización más sencilla de un acoplamiento de árboles. En el árbol 13 con el anillo de acoplamiento exterior está sujeto el anillo 3 de cuerpos de apriete con el elemento de muelle interior 6 y el tope 12 se ve impedido de salirse. El árbol 13 es puesto en contacto de apriete con el árbol 14 por introducción axial de uno en otro en la cuantía S y queda así acoplado con éste de manera solidaria en rotación. El recorrido axial S ha de dimensionarse de modo que, al separarse los dos árboles 13 y 14 uno de otro, se anule el contacto de apriete y se origine...

1. Dispositivo de acoplamiento con dos piezas de maquinaria montadas de forma giratoria, especialmente un primer árbol (2) y un segundo árbol (13), para establecer una unión acoplable de estas piezas, en donde el dispositivo de acoplamiento posee unos cuerpos de apriete (3) que operan respectivamente por parejas uno contra otro y que actúan sobre superficies operativas (10, 11), caracterizado porque las superficies operativas (10, 11) están dispuestas paralelamente una a otra y en forma cónica y en donde

2. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1, en el que los cuerpos de apriete (3) están alojados en rebajos (5) de una jaula (4).

3. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que los cuerpos de apriete (3) están alojados en un anillo de muelle (6).

4. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 3, en el que el anillo de muelle (6) está configurado como un anillo de muelle helicoidal.