DISPOSITIVO DE ACOPLAMIENTO ELECTROMAGNETICO ROTACIONAL.

Un dispositivo de acoplamiento rotacional que comprende:

un rotor (28) acoplado a un eje de entrada (22) para la rotación con el mismo,

en donde el mencionado eje de entrada está dispuesto alrededor de un eje rotacional;

una carcasa del inductor (30) dispuesta alrededor del mencionado eje de entrada y fijada contra la rotación;

un conductor eléctrico (84) dispuesto dentro de la mencionada carcasa del inductor (30) sobre un primer lado del mencionado rotor;

una placa de freno (34, 204, 304, 404) acoplada a la mencionada carcasa del inductor(30);

una armadura (36, 202, 306, 406) dispuesta axialmente entre el mencionado rotor y la mencionada placa de freno sobre un segundo lado del mencionado rotor opuesto al mencionado conductor, en donde la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) está acoplada a un miembro de salida (24); y

un primer imán permanente (38) acoplado a un elemento de la mencionada placa de freno o de la mencionada armadura, y alineado axialmente con una primera porción de la otra mencionada placa de freno y de la mencionada armadura,

caracterizado porque tiene una superficie del mencionado primer imán permanente (36) que se acopla a una superficie de la otra mencionada placa de freno (34, 204, 304, 404) y la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) cuando la mencionada placa de freno y la mencionada armadura se encuentran acopladas

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/019138.

Solicitante: WARNER ELECTRIC TECHNOLOGY LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 300 GRANITE STREET, SUITE 201,BRAINTREE MA 02184.

Inventor/es: PARDEE,JAMES,A.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 25 de Noviembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F16D27/00C
  • F16D27/112 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16D ACOPLAMIENTOS PARA LA TRANSMISION DE MOVIMIENTOS DE ROTACION (transmisión para transmitir la rotación F16H, p. ej. transmisiones por fluidos F16H 39/00 - F16H 47/00 ); EMBRAGUES (embragues dinamo-eléctricos H02K 49/00; embragues que utilizan atracción electrostática H02N 13/00 ); FRENOS (sistemas de frenado electrodinámicos para vehículos, en general B60L 7/00; frenos dinamoeléctricos H02K 49/00). › F16D 27/00 Embragues accionados magnéticamente; Su control y sus circuitos (disposiciones para sincronización F16D 23/02; embragues con partículas imantables F16D 37/02; embragues automáticos F16D 43/00 - F16D 45/00; circuitos para el control externo de embragues F16D 48/00). › con superficies de fricción planas, p. ej. discos.
  • F16D67/06 F16D […] › F16D 67/00 Combinaciones de acoplamiento y frenos; Combinaciones de embragues y frenos (F16D 71/00  tiene prioridad;  control conjugado de los sistemas de frenado y de acoplamientos de la transmisión en vehículos B60W 10/02, B60W 10/18). › accionado electromagnéticamente.

Clasificación PCT:

  • F16D65/14 F16D […] › F16D 65/00 Elementos constitutivos o detalles de frenos. › Mecanismos de accionamiento para frenos; Medios para iniciar la operación de frenado en una posición predeterminada (sistemas de control de frenos, sus elementos B60T).
  • F16D67/06 F16D 67/00 […] › accionado electromagnéticamente.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de acoplamiento electromagnético rotacional.

Antecedentes de la invención1. Campo de la invención

Esta invención está relacionada con los dispositivos de acoplamiento rotacionales, tales como los frenos y embragues, y en particular con un dispositivo de acoplamiento rotacional que tiene una eficiencia magnética mejorada y unas características estructurales mejoradas.

2. Exposición de la técnica relacionada

A partir del documento DE-A1-3627187 se conoce un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Los dispositivos de acoplamiento rotacionales tales como los embragues y frenos se utilizan para controlar la transferencia de un par motor entre los cuerpos rotacionales. Un tipo del dispositivo convencional es el ilustrado en las patentes de los Estados Unidos números 5119918, 5285882 y 5971121. Este dispositivo incluye un rotor que está acoplado a un eje de entrada para su rotación con el eje de entrada alrededor de un eje rotacional. Se encuentra dispuesta también una carcasa del inductor alrededor del eje de entrada en un lado del rotor y que está fijada contra la rotación. La carcasa del inductor define radialmente unos polos interiores y exteriores que se extienden axialmente y separados radialmente, entre los cuales se dispone un conductor eléctrico frente al rotor. Una placa de freno está acoplada a la carcasa del inductor y está separada axialmente de la carcasa del inductor. La placa de freno está dispuesta en un lado del rotor enfrentado al conductor. Se encuentra dispuesta una armadura acoplada a un miembro de salida, en el mismo lado del rotor al igual que la placa de freno, y que está dispuesta axialmente entre el rotor y la placa de freno. La armadura está acoplada a un miembro de salida mediante una pluralidad de muelles de ballesta. Con la energetización el conductor genera un circuito magnético en la carcasa del inductor, rotor y armadura, que atrae a la armadura en acoplamiento con el rotor, y que acopla el eje de entrada y el miembro de salida conjuntamente para la rotación. Al producirse la des-energetización del conductor, los muelles de ballesta atraen a la armadura fuera del acoplo con el rotor y en acoplamiento con la placa de freno, para frenar la armadura y el miembro de salida. Se utilizan también unos imanes permanentes acoplados a la placa de freno para crear otro circuito magnético entre la placa de freno, la carcasa del inductor y la armadura, para asistir a los muelles de ballesta a frenar la armadura y el miembro de salida.

Los dispositivos anteriormente descritos funcionan generalmente bien. Los circuitos magnéticos dentro del dispositivo, sin embargo, no son óptimos en su eficiencia o bien están aislados unos de otros. Además de ello, es difícil que la armadura se desacople de la placa del freno, y las superficies de acoplo del dispositivo sufren de una magnitud no deseable de desgaste. El montaje del conductor dentro de la carcasa del inductor del dispositivo no es óptimo también, y existe el deseo de mejorar la resistencia de la configuración del montaje.

En este caso los inventores han reconocido la necesidad de un dispositivo de acoplamiento rotacional que minimice y/o elimine una o más de las deficiencias anteriormente identificadas.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención se proporciona un dispositivo de acoplamiento rotacional, tal como se expone en la reivindicación 1 expuesta en adelante.

El dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con la presente invención representa una mejora sobre los dispositivos convencionales porque la localización del imán reduce el numero de entrehierros o espacios de aire dentro del circuito magnético formado por la placa de freno, imán y armadura, mejorando por tanto la eficiencia del circuito magnético. La localización del imán (y el circuito magnético resultante) reduce también el recorrido del flujo entre la placa de freno y la carcasa del inductor, permitiendo por tanto una liberación más fácil de la armadura de la placa de freno durante el acoplamiento del embrague.

Estas y otras ventajas de esta invención llegaran a ser evidentes para el técnico especializado en la técnica, a partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos adjuntos que ilustran las características de esta invención a modo de ejemplo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en planta de un dispositivo de acoplamiento rotacional, de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal del dispositivo de acoplamiento rotacional de la figura 1.

La figura 3 es una vista en sección transversal ampliada de una parte del dispositivo de acoplamiento rotacional de las figuras 1-2, que ilustran otro aspecto de la presente invención.

La figura 4 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La figura 5 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra información de la presente invención.

La figura 6 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La figura 7 es una vista ampliada de una parte de la figura 2.

La figura 8 es una vista en planta de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La figura 9 es una vista en sección transversal ampliada de una parte del dispositivo de acoplamiento rotacional de la figura 8.

La figura 10 es una vista en planta de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.

La figura 11 es una vista en sección transversal ampliada de una parte del dispositivo de acoplamiento rotacional de la figura 10 tomada a lo largo de las líneas 11-11.

La figura 12 es una vista en sección transversal ampliada de una parte de un dispositivo de acoplamiento rotacional de acuerdo con otra realización de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones de la invención

Con referencia ahora a los dibujos en donde los numerales de referencia iguales se utilizan para identificar componentes idénticos en las distintas vistas, las figuras 1-2 ilustran un dispositivo 20 de acoplamiento rotacional, de acuerdo con una realización de la presente invención. El dispositivo 20 funciona como un embrague para transferir selectivamente el par motor desde un eje de entrada 22 a un miembro de salida 24. El dispositivo 20 funciona también como un freno en el miembro de salida 24, cuando el par motor no esté siendo transferido al miembro de salida 24. El dispositivo 20 puede estar provisto para su uso en una cortadora de césped o dispositivo similar. Se comprenderá por los técnicos especializados en la técnica, no obstante, que el dispositivo 20 puede ser utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que precisen de un embrague o un freno. El dispositivo 20 puede incluir un separador 26, un rotor 28, una carcasa del inductor 30, un conjunto 32 de conducción eléctrica, una placa de freno 34, una armadura 36 y uno o más imanes permanentes 38.

El eje de entrada 22 proporciona una fuente de par motor para el accionamiento del miembro de salida 24. El eje 22 puede estar hecho a partir de metales y aleaciones de metales convencionales, y puede ser sólido o de tipo tubular. El eje 22 está centrado alrededor de un eje rotacional 40, y está accionado por un motor, motor eléctrico o bien otra fuente de energía convencional. En la realización ilustrada, el eje de entrada 22 está insertado dentro del dispositivo 20 en un lado del dispositivo 20 opuesto al miembro de salida 24. Se comprenderá, no obstante, que la orientación del eje de entrada 22 y el separador 26 podría invertirse, de forma tal que el eje de entrada 22 se inserte dentro del dispositivo 20 en el mismo lado que el miembro de salida 24.

El miembro de salida 24 transfiere el par motor a un dispositivo accionado, tal como una cuchilla de una cortadora de césped. El miembro 24 puede comprender una polea convencional alrededor de la cual se arrolla una correa de transmisión del par motor, y acoplada al dispositivo accionado.

El separador 26 está provisto para soportar el miembro de salida 24 en una relación de ensamblado con los demás componentes...

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de acoplamiento rotacional que comprende:

un rotor (28) acoplado a un eje de entrada (22) para la rotación con el mismo, en donde el mencionado eje de entrada está dispuesto alrededor de un eje rotacional;

una carcasa del inductor (30) dispuesta alrededor del mencionado eje de entrada y fijada contra la rotación;

un conductor eléctrico (84) dispuesto dentro de la mencionada carcasa del inductor (30) sobre un primer lado del mencionado rotor;

una placa de freno (34, 204, 304, 404) acoplada a la mencionada carcasa del inductor(30);

una armadura (36, 202, 306, 406) dispuesta axialmente entre el mencionado rotor y la mencionada placa de freno sobre un segundo lado del mencionado rotor opuesto al mencionado conductor, en donde la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) está acoplada a un miembro de salida (24); y

un primer imán permanente (38) acoplado a un elemento de la mencionada placa de freno o de la mencionada armadura, y alineado axialmente con una primera porción de la otra mencionada placa de freno y de la mencionada armadura,

caracterizado porque tiene una superficie del mencionado primer imán permanente (36) que se acopla a una superficie de la otra mencionada placa de freno (34, 204, 304, 404) y la mencionada armadura (36, 202, 306, 406) cuando la mencionada placa de freno y la mencionada armadura se encuentran acopladas.

2. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un separador no magnético (104) dispuesto entre la mencionada carcasa del inductor y la mencionada placa de freno.

3. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un fijador no magnético (102) que acopla la mencionada placa de freno a la mencionada carcasa del inductor.

4. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un rodamiento (50) dispuesto alrededor del mencionado eje de entrada, y soportando la mencionada carcasa del inductor, en donde con la energetización del mencionado conductor provoca que el flujo magnético circule radialmente hacia dentro del mencionado rodamiento a lo largo de un primer trayecto desde el mencionado rotor hacia la mencionada carcasa del inductor.

5. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 4, en donde el flujo magnético circula también radialmente hacia fuera del mencionado rodamiento (50) a lo largo de un segundo trayecto desde el mencionado rotor hacia la mencionada carcasa del inductor.

6. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, que comprende además un segundo imán permanente acoplado a la mencionada placa de freno o la mencionada armadura, y que está alineado axialmente con una segunda porción de la otra mencionada placa de freno y la mencionada armadura.

7. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde el mencionado segundo imán permanente está separado en forma arqueada del mencionado primer imán permanente.

8. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde cada uno de los mencionados primer y segundo imanes permanentes están orientados con los polos opuestos separados en forma de arco entre sí, y un primer polo del mencionado primer imán permanente está enfrentado con un primer polo del mencionado segundo imán permanente, en donde los mencionados primeros polos de los mencionados primeros y segundos imanes permanentes tienen la misma polaridad.

9. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde cada uno del primer y segundo imanes permanentes están orientados con los polos opuestos separados en forma arqueada entre sí, y un primer polo del mencionado primer imán permanente está enfrentado a un primer polo del mencionado segundo imán permanente, y en donde los primeros polos del mencionado primer y segundo imanes permanentes tienen la polaridad opuesta.

10. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 6, en donde la mencionada placa de freno o la mencionada armadura incluyen una primera, segunda y tercera aletas separadas en forma de arco que se extienden radialmente, en donde las mencionadas primera y segunda aletas están separadas entre sí por una primera ranura que se extiende radialmente y en donde las mencionadas segunda y tercera aletas están separadas entre sí por una segunda ranura que se extiende radialmente, y en donde los mencionados primero y segundo imanes permanentes están localizados en las mencionadas primera y tercera aletas.

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11. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está orientado de forma tal que el flujo magnético circula axialmente a través del mencionado primer imán permanente.

12. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está orientado de forma tal que el flujo magnético circula en forma arqueada a través del mencionado primer imán permanente.

13. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está orientado de forma tal que el flujo magnético circula radialmente a través del mencionado primer imán permanente.

14. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente está embebido dentro de un agujero formado en la mencionada placa de freno y la mencionada armadura.

15. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 14, en donde una cara del mencionado primer imán permanente está enrasada con un lado de la mencionada placa de freno y la mencionada armadura.

16. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada carcasa del inductor define unos polos interior y exterior (68, 72) separados radialmente y extendiéndose axialmente, entre los cuales se recibe el mencionado conductor eléctrico (84), y en donde el mencionado rotor define unos polos interior y exterior separados radialmente y extendiéndose axialmente, en donde el mencionado polo interior del mencionado rotor está dispuesto radialmente hacia fuera del mencionado polo interior de la mencionada carcasa del inductor.

17. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada carcasa del inductor define unos polos interior y exterior (68, 72) separados radialmente y extendiéndose axialmente, y comprendiendo además una carcasa (86) en la cual está dispuesto el mencionado conductor, en donde el mencionado conductor y la mencionada carcasa están dispuestos dentro de la mencionada carcasa del inductor entre los mencionados polos interior y exterior, incluyendo la mencionada carcasa del inductor una brida (92) que se extiende hacia fuera radialmente, dispuesta en la cercanía del mencionado polo exterior (72) de la mencionada carcasa del inductor, y estando fijada la mencionada brida a la mencionada carcasa del inductor en una pluralidad de puntos.

18. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde el mencionado primer imán permanente tiene una distancia angular que abarca solo una parte de una circunferencia de la mencionada armadura.

19. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada placa de freno tiene una distancia angular que abarca solo una parte de una circunferencia de la mencionada armadura.

20. El dispositivo de acoplamiento rotacional de la reivindicación 1, en donde la mencionada placa de freno está suspendida de la mencionada carcasa del inductor.


 

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