Un aparato transmisor de fuerza a un eje, que comprende:

una pestaña de montaje (24) que tiene una abertura central (26) para recibir un eje (28);

un rotor (36) que tiene una superficie de trabajo radial y una abertura situada de forma centrada (50) construido para montarse de forma fija en el eje (28) y giratorio con éste;

una placa de presión anular frontal y posterior (32, 34) dispuestas en lados opuestos de dicho rotor (36) y unidas de forma movible a dicha pestaña de montaje (24), siendo dichas placas de presión anulares frontal y posterior (32, 34) axialmente movibles con relación a dicha pestaña de montaje (24) en una primera dirección para liberar una carga de agarre sobre dicho rotor (36) y en una segunda dirección para aplicar una carga de agarre sobre dicho rotor (36);

un pistón anular (40) conectado de forma movible a dicha placa de presión frontal (32), siendo dicho pistón anular (40) axialmente movible en dicha primera y segunda dirección; y

un cilindro anular (42) conectado a dicha placa de presión frontal (32) y axialmente movible con ésta, teniendo dicho cilindro anular (42) un canal anular (94) construido para el acoplamiento con una porción elevada (86) de dicho pistón anular (40) conjuntamente formando una cámara de fluido anular de volumen variable (43), siendo dicho cilindro anular (42) y dicho pistón anular (40) axialmente movibles en la primera dirección bajo la influencia de la presión del fluido aplicada a dicho cilindro anular (42) y pistón (40) desde la cámara de fluido de volumen (43) para empujar dicha placa de presión frontal (32) contra una contrafuerza de apriete suministrada por una matriz de muelles en espiral helicoidales (38) dispuestos entre dicho pistón (40) y dicha placa de presión frontal (32) para liberar la carga de agarre de dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) contra dicho rotor (36), siendo dicho pistón (40) movible en la segunda dirección para presionar una superficie de fricción sobre dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) contra dicho rotor (36) para aplicar la carga de agarre sobre dicho rotor (36), en el que dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) axialmente movibles, dicha matriz de muelles en espiral helicoidales (38), dicho pistón anular (40), y dicho cilindro anular (42) comprenden componentes axialmente movibles que constituyen un alojamiento flotante (22).

5 ANTECEDENTES DE LA DESCRIPCIÓN

La presente descripción se refiere en general a un conjunto transmisor de fuerza y en particular a un conjunto de embrague o freno anular con un alojamiento flotante que transmite fuerza para retener el eje contra su giro cuando se emplea como un freno o que transmite el giro cuando se emplea como un embrague.

El término conjunto transmisor de fuerza que se emplea en esta memoria, pretende referirse a un conjunto capaz de funcionar tanto como un embrague como un freno. Estos tipos de conjuntos también se refieren de aquí en adelante como un conjunto embrague-freno. Mientras que la presente descripción resulta particularmente adecuada para utilizar como un conjunto de freno y se describirá con mayor detalle con referencia a esa aplicación, deberá ser inmediatamente evidente que es igualmente capaz de funcionar como un embrague, un freno, o simplemente referirse como un conjunto transmisor de fuerza. El término conjunto transmisor de fuerza se utilizará en esta memoria de manera intercambiable con el término conjunto de freno anular.

Conjuntos embrague-freno conocidos han estado previamente conectados a un eje para controlar la transmisión de potencia. Estos conjuntos embrague-freno conocidos se han utilizado en asociación con máquinas de fabricación de latas, accionadores de prensas, accionadores de cizallas, así como otras máquinas. Conjuntos embrague-freno conocidos se describen en las patentes americanas 5, 046, 593; 5, 257, 684; 5, 577, 581, y 6, 637, 568.

Cuando las máquinas tienen características de funcionamiento diferentes, la capacidad de transmisión de fuerza de un conjunto embrague-freno debe corresponder con las características de funcionamiento de la máquina con la que se utiliza el conjunto embrague-freno. De este modo, una primera máquina puede requerir la transmisión de fuerzas relativamente grandes para girar un eje y retener el eje contra el giro, pero otra máquina puede requerir fuerzas más pequeñas para girar el eje y retener el eje contra el giro. En consecuencia, el tamaño y el par de estos dispositivos variarán con la aplicación.

Mientras que el conjunto de freno anular de la presente descripción puede utilizarse en cualquier aplicación que requiera una fuerza de frenado, resulta particularmente adecuado en aplicaciones industriales como un freno para cada uno de los motores eléctricos en una grúa excavadora eléctrica o pala en las industrias de la minería y la construcción. En estos tipos de aplicaciones, rotores están continuamente acelerando en una dirección, parando y acelerando en la dirección opuesta. Los rotores están girando hacia delante y hacia atrás con los ejes del motor durante el funcionamiento. Valores de inercia inferiores de componentes de giro significa un tiempo de ciclo más rápido lo que significa una mayor producción.

Por ello, existe aún la necesidad de un conjunto de freno que pueda minimizar la inercia y el par máximo en estas y otras aplicaciones.

La patente americana 2, 698, 676 describe un mecanismo de freno que funciona con aire que comprende muelles de compresión que están situados entre la placa de freno maniobrable no giratoria y el cabezal del cilindro de aire comprimido, y en el que el movimiento de separación relativo entre dicha placa de freno y el cilindro está limitado por 45 el pistón que está dispuesto en el cilindro hacia fuera del cabezal de cilindro y está unido de forma funcional a dicha placa de freno y a través de una abertura central en el cabezal del cilindro. Así, el submontaje que consta de la placa de freno no giratoria maniobrable, el cilindro de aire comprimido, los muelles de compresión interpuestos entre ellos, y el pistón dispuesto hacia fuera, puede extraerse fácilmente como un paquete con la finalidad de renovar las superficies del freno de fricción, sin liberar o perder las presiones elásticas inicialmente establecidas en los muelles de compresión.

El documento WO 2007/094073 describe un dispositivo de freno a modo de un dispositivo mecánico para frenar un eje giratorio con relación a un elemento estacionario, siendo el eje giratorio girado por un motor, o más en particular, un dispositivo de freno donde se obtiene una posición de no frenado mediante el suministro de aire comprimido que 55 actúa contra la fuerza de empuje de un muelle de compresión. El dispositivo de freno presenta revestimientos de fricción en ambos lados de un disco de freno fijado a un cubo de freno que está fijado al eje giratorio. El dispositivo de freno tiene la posición de no frenado y frenado. En la posición de no frenado, secciones de presión de un par de placas de presión están casi uniformemente separados de los revestimientos de fricción. En la posición frenada, las secciones de presión del par de placas de presión están presionadas casi uniformemente contra los revestimientos de fricción.

La patente EP 356.793 describe un disco de freno o unidad de embrague que comprende un disco rotor que tiene un elemento de reacción fijado en cada lado del disco rotor con los elementos de reacción fijados en una relación axialmente separados por medios de conexión que se extienden axialmente en posición radialmente hacia fuera 65 desde el disco del rotor. Un par de elementos de reacción movibles posicionados entre cada lado de dicho disco de rotor y uno de los segundos elementos de reacción fijados con los elementos de reacción anulares relativamente movibles conectados entre sí una distancia axial fijada al conectar medios que se extienden axialmente y están posicionados radialmente hacia fuera desde el disco del rotor. Medios elásticos están posicionados entre dicho primer elemento de reacción axialmente movible y un elemento de reacción relativamente fijado para empujar el elemento de reacción movible con un acoplamiento de fricción con el disco. El elemento de reacción fijado y un elemento de reacción movible que forman una cámara presurizada anular que cuando está presurizada provoca que los elementos de reacción movibles se alejen axialmente de los discos de rotor para comprimir los medios elásticos y desacoplar los elementos de reacción movibles axial anulares de los discos.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato para transmitir fuerza a un eje como se ha expuesto en la reivindicación 1. Realizaciones adicionales se describen en las reivindicaciones dependientes.

BREVE RESUMEN DE LA DESCRIPCIÓN

La presente descripción se refiere a un conjunto transmisor de fuerza que minimiza la inercia y maximiza el par: El material de fricción está en contacto sensiblemente con toda la superficie de trabajo de un rotor con el fin de optimizar la relación de par a inercia. El material de fricción puede montarse sobre placas de presión que agarran en el rotor, o de forma alternativa montarse sobre el propio rotor. El conjunto transmisor de fuerza incluye un alojamiento axialmente movible unido a una pestaña de montaje estacionaria. Una abertura central a través de la pestaña de montaje y el alojamiento recibe un eje accionado. El alojamiento contiene placas de presión anulares frontal y posterior con superficies de fricción dispuestas en cada lado del rotor. El alojamiento incluye además un pistón anular que se mueve de manera fluida en una primera dirección con relación a la placa de presión anular frontal para liberar el eje accionado para su giro. El pistón puede moverse además axialmente en una segunda dirección para comprimir las placas de presión anulares frontal y posterior contra el rotor para la acción de frenado.

Una pluralidad de muelles empuja el pistón en la segunda dirección con relación a las placas de presión anulares frontal y posterior para la acción de frenado. Otras realizaciones pueden incluir otros dispositivos de empuje para mover el pistón anular en la segunda dirección tal como un pistón y cilindro neumático o hidráulico.

Las diversas características de novedad que comprenden la presente descripción se resaltan en particular en las reivindicaciones adjuntas y que forman parte de esta descripción. Para una mejor compresión de la presente descripción, se hace referencia a los dibujos que se acompañan y al objeto de la descripción en el que se muestra y se describe una realización preferida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las anteriores y otras características de la invención serán más evidentes tras una consideración de la siguiente descripción tomada con relación a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1 es... [Seguir leyendo]

1. Un aparato transmisor de fuerza a un eje, que comprende:

una pestaña de montaje (24) que tiene una abertura central (26) para recibir un eje (28) ; un rotor (36) que tiene una superficie de trabajo radial y una abertura situada de forma centrada (50) construido para montarse de forma fija en el eje (28) y giratorio con éste; una placa de presión anular frontal y posterior (32, 34) dispuestas en lados opuestos de dicho rotor (36) y unidas de forma movible a dicha pestaña de montaje (24) , siendo dichas placas de presión anulares frontal y posterior (32, 34) axialmente movibles con relación a dicha pestaña de montaje (24) en una primera dirección para liberar una carga de agarre sobre dicho rotor (36) y en una segunda dirección para aplicar una carga de agarre sobre dicho rotor (36) ; un pistón anular (40) conectado de forma movible a dicha placa de presión frontal (32) , siendo dicho pistón anular (40) axialmente movible en dicha primera y segunda dirección; y un cilindro anular (42) conectado a dicha placa de presión frontal (32) y axialmente movible con ésta, teniendo dicho cilindro anular (42) un canal anular (94) construido para el acoplamiento con una porción elevada (86) de dicho pistón anular (40) conjuntamente formando una cámara de fluido anular de volumen variable (43) , siendo dicho cilindro anular (42) y dicho pistón anular (40) axialmente movibles en la primera dirección bajo la influencia de la presión del fluido aplicada a dicho cilindro anular (42) y pistón (40) desde la cámara de fluido de volumen (43) para empujar dicha placa de presión frontal (32) contra una contrafuerza de apriete suministrada por una matriz de muelles en espiral helicoidales (38) dispuestos entre dicho pistón (40) y dicha placa de presión frontal (32) para liberar la carga de agarre de dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) contra dicho rotor (36) , siendo dicho pistón (40) movible en la segunda dirección para presionar una superficie de fricción sobre dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) contra dicho rotor (36) para aplicar la carga de agarre sobre dicho rotor (36) , en el que dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) axialmente movibles, dicha matriz de muelles en espiral helicoidales (38) , dicho pistón anular (40) , y dicho cilindro anular (42) comprenden componentes axialmente movibles que constituyen un alojamiento flotante (22) .

2. Un aparato según se expone en la reivindicación 1 que comprende además una pluralidad de almohadillas de fricción sobre dicha superficie de fricción de dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) suficiente para cubrir sensiblemente dicha superficie de trabajo de dicho rotor (36) .

3. Un aparato según se expone en la reivindicación 1, en el que dicha pestaña de montaje (24) , dichas placas de

presión frontal y posterior (32, 34) , y dicho pistón (40) están interconectados con vástagos de guía (44) a través de 35 pasos alineados en un borde exterior.

4. Un aparato según se expone en la reivindicación 3, que incluye además una pluralidad de tubos de agarre (56) coaxialmente situados sobre dichos vástagos de guía (44) entre dicha placa de presión posterior (34) y dicho pistón (40) para facilitar la aplicación y liberación de la fuerza de agarre sobre el rotor (36) .

5. Un aparato según se expone en la reivindicación 1, que incluye además muelles de retorno (62) coaxialmente dispuestos sobre dichos tubos de agarre (56) entre dichas placas de presión frontal y posterior (32, 34) para asistir la liberación de la fuerza de agarre sobre dicho rotor (36) .

45 6. Un aparato según se expone en la reivindicación 1, que incluye además un cubo (48) fijado a dicho rotor (36) para recibir el eje (28) .

7. Un aparato según se expone en la reivindicación 2, en el que cada una de dichas almohadillas de fricción (72) presentan generalmente una forma trapezoidal unidas de forma extraíble a dichas placas de presión anulares frontal y posterior (32, 34) .

8. Un aparato según se expone en la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de almohadillas de fricción (72) dispuestas sobre dicho rotor (36) .

55 9. Un aparato según se expone en la reivindicación 2, en el que cada una de dichas almohadillas de fricción (72) presentan generalmente una forma trapezoidal y están unidas de forma extraíble a dicho rotor (36) .

10. Un aparato según se expone en la reivindicación 1, en el que dicho rotor (36) comprende un rotor anular con un espacio anular con nervios de refuerzo.

11. Un aparato según se expone en la reivindicación 1, en el que dicho rotor (36) comprende un rotor anular con una pluralidad de aberturas a través de éste.

12. Un aparato según se expone en la reivindicación 1, en el que dicho rotor (36) comprende tanto un espacio anular 65 con nervios de refuerzo como una pluralidad de aberturas a través de éste.

13. Un aparato según se expone en la reivindicación 5, que comprende además una pluralidad de almohadillas de fricción de forma generalmente trapezoidal (72) , cada una dimensionada para ser sustituida de forma extraíble a través de aberturas entre dichos tubos de agarre (56) .