Conjunto de eje flexible (B) para su instalación en una pared de soporte (12) de un sistema de engranajes epicicloidales (A),

comprendiendo dicho conjunto de eje flexible (B) :

un eje flexible (20) que tiene una base (30) y una cabeza (32) y un vástago (34) entre la base y la cabeza, estando configurada la base para su fijación a una pared de soporte;

un manguito (22) que tiene un segmento de montaje (62) encajado firmemente sobre la cabeza (32) del eje flexible y más allá del segmento de montaje que rodea el vástago (34) del eje flexible, donde está separado del vástago de manera que el eje flexible (20) puede flexionar respecto al manguito (22);

elementos de rodadura (106, 108) que rodean el manguito para soportar un piñón planetario (6) en el manguito;

caracterizado por un anillo de nervio (94) que posiciona los elementos de rodadura (108) sobre el manguito (22) y que tiene una banda a modo de placa (98) extendida sobre los extremos (74, 82) del eje flexible y el manguito para retener el manguito sobre el eje flexible;

y un elemento roscado (68; 100) que fija la banda a modo de placa (98) al eje flexible de manera que la banda retiene el manguito sobre el eje flexible y mantiene el anillo de nervio (94) en una posición fija respecto al manguito (22), permitiendo el elemento roscado (68; 100) después de su retirada que el manguito se separe del eje flexible para el servicio del manguito y los elementos de rodadura.

Sistema de engranajes epicicloidales con ejes flexibles

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a sistemas de engranajes epicicloidales y, más particularmente, a sistemas de engranajes epicicloidales en los que los piñones planetarios giran alrededor de ejes flexibles, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, y tal como se describe en el documento GB 2413836 A.

Antecedentes de la técnica

El sistema de engranajes epicicloidales típico tiene un engranaje planetario, un engranaje de anillo que rodea el engranaje planetario, y piñones planetarios situados entre y acoplado con el engranaje planetario y los engranajes de anillo, y además, tiene un portador que proporciona unos ejes alrededor de los cuales giran los piñones planetarios. Un sistema de engranajes así configurado divide el par transferido a través del sistema en trayectorias de carga, iguales en número al número de piñones planetarios. Esto reduce las fuerzas en cada engranaje y permite que el sistema transfiera una gran cantidad de potencia en una configuración relativamente compacta - o en otras palabras, tiene una alta densidad de potencia.

A menudo, el engranaje de anillo permanece fijo, dejando que el portador y engranaje planetario giren. En esta disposición se puede aplicar potencia en un extremo del portador y suministrarse a través del engranaje planetario a una velocidad y par diferentes. Esto es válido para las transmisiones en las turbinas eólicas que aprovechan la energía del viento y la convierten en energía eléctrica.

Muchos sistemas de engranajes epicicloidales utilizar un tipo de horcajadas de portador en el que los piñones planetarios giran entre dos paredes del portador sobre ejes que se extienden entre las paredes, estando cada uno anclado en sus dos extremos en las paredes. Cuando se aplica par al portador en una de las paredes de extremo, el portador será sometido a una distorsión a modo de giro, llamada enrollado del portador, que distorsiona sus ejes respecto a los engranajes planetario y de anillo. Esto perturba el engranaje entre los piñones planetarios y los engranajes planetario y de anillo.

Un sistema de engranajes epicíclicos en el que los piñones planetarios están soportados y giran alrededor de los llamados "ejes flexibles" mitiga la distorsión. En este sentido, un eje flexible para un piñón planetario en un extremo está anclado en voladizo desde la pared de un portador del que es parte. El otro extremo o remoto del eje flexible tiene un manguito montado en el mismo, con el manguito que se extiende hacia atrás sobre el mismo, pero separado radialmente de otra manera del eje flexible. El manguito forma parte de o lleva un cojinete que soporta uno de los piñones planetarios. En la pared del portador, el eje flexible se dobla en una dirección circunferencial respecto al eje principal del sistema y en el extremo opuesto se dobla circunferencialmente en la otra dirección, de manera que el manguito permanece paralelo al eje. En otras palabras, la tecnología de eje flexible emplea un doble voladizo para compensar la distorsión que se produciría de otro modo, y por lo tanto, restaura la alineación en los engranajes entre los piñones planetarios y los engranajes planetario y de anillo. Véanse los documentos US 7, 297, 086 y US 6, 994, 651, que se incorporan aquí por referencia, para una discusión adicional de la tecnología de ejes flexibles.

Aunque un portador que utiliza ejes flexibles para soportar sus piñones planetarios puede tener una sola pared de extremo para soportar los ejes flexibles, el número de ejes flexibles - y también piñones planetarios - puede duplicarse mediante la utilización de dos paredes de extremo con ejes flexibles instalados en cada una. Véase el documento WO 2007/016336.

Independientemente de si un portador tiene ejes flexibles montados en una sola pared o paredes separadas, cada eje flexible debe anclarse firmemente en o a la pared del portador desde la cual se proyecta y está en voladizo. Por ejemplo, un ajuste de interferencia simple puede retener el eje flexible tal como se muestra en el documento US 6, 994, 651. Entonces otra vez, la pared del portador puede tener un orificio cónico y el eje flexible un extremo cónico que se ajusta en el orificio, e incluso más allá, donde está provisto de roscas sobre las que se enrosca la tuerca. Cuando la tuerca se gira hacia abajo contra la pared del portador, se retira el eje de manera ajustada y se fija dentro del orificio cónico, tal como se representa en el documento US 7, 056, 259. Algunos ejes flexibles tienen bridas, a lo largo de las cuales están anclados a la pared del portador con tornillos de máquina, tal como se representa en el documento WO 2007/016336.

Los manguitos que se extienden hacia atrás sobre los ejes flexibles y proporcionan o soportan los cojinetes sobre los que giran los piñones planetarios debe sujetarse firmemente a los extremos remotos de los ejes flexibles. Una interferencia entre cada manguito y el extremo remoto de su eje flexible suplementado por una soldadura funcionará. Además, el manguito y el eje flexible se pueden formar integrales en el extremo remoto del eje flexible. Véase el documento US 7, 056, 259. Uno requiere metales de soldadura que son difíciles cuando el manguito tiene una carcasa endurecida. El otro requiere una compleja operación de mecanizado.

A veces, se daña un piñón planetario o su cojinete. Esto típicamente requiere la sustitución de toda la transmisión, de la que el piñón o su cojinete es un mero componente. Pero la sustitución de una transmisión completa no se logra

fácilmente y es costosa, particularmente cuando la transmisión forma parte de una turbina eólica montada en alto sobre el suelo o en el mar.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva, parcialmente cortada y en sección, de un sistema de engranaje epicicloidal construido de acuerdo con una realización de la presente invención;

La figura 2 es una vista en sección longitudinal de un conjunto de eje flexible que forma parte del sistema de engranaje epicicloidal;

La figura 3 es una vista en sección de un conjunto de eje flexible alternativo;

La figura 4 es una vista en sección de otro conjunto de eje flexible alternativo; y

La figura 5 es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de eje flexible de la figura 4.

Mejores modos de llevar a cabo la invención

Haciendo referencia ahora a los dibujos, un sistema de engranaje epicicloidal A (figura 1) que está organizado alrededor de un eje central X, incluye un engranaje planetario 2, un engranaje de anillo 4, y piñones planetarios 6 situados entre y acoplados con el engranaje planetario 2 y el engranaje de anillo 4. Además, la transmisión A incluye un portador 8 que establece los ejes Y alrededor de los cuales giran los piñones planetarios 6. Cualquiera del engranaje planetario 2 o el engranaje de anillo 4 o el portador 8 pueden permanecer fijos contra la rotación, mientras los otros dos giran, aplicándose un par a uno y suministrándose desde el otro. En la transmisión A que se ilustra, típicamente el par se aplica al portador 8 y es suministrado desde el engranaje planetario 2, mientras que el engranaje de anillo 4 permanece fijo. Es muy adecuado para su uso en una turbina eólica entre el rotor accionado por el viento y el generador eléctrico de la turbina eólica. Para este fin, el portador tiene una pared de extremo 12 a la que se aplica el par, mientras que el engranaje planetario 2 tiene un eje de salida 14 acoplado al mismo.

Además de la pared de extremo 12, el portador 8 tiene ejes flexibles 20 que se proyectan desde, e incluso están en voladizo desde, la pared de extremo 12, un eje flexible 20 para cada piñón planetario 6. Cada eje flexible 20 en su extremo alejado de la pared de extremo 12 está provisto de un manguito 22 (figura. 2 - 4) que se extiende hacia atrás sobre el eje flexible 20 hacia la pared de extremo 12, pero está separada radialmente del eje flexible 20 excepto en el extremo remoto del eje flexible 20 cuando el manguito 22 se ajusta firmemente y con seguridad alrededor del eje flexible 20. En efecto, el manguito 22 está en voladizo desde el extremo remoto del eje flexible 20 creando un doble voladizo, por así decirlo.

El manguito 22 a lo largo de su superficie presentada exteriormente soporta un cojinete 24 (figura 2) , y el... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de eje flexible (B) para su instalación en una pared de soporte (12) de un sistema de engranajes epicicloidales (A) , comprendiendo dicho conjunto de eje flexible (B) :

un eje flexible (20) que tiene una base (30) y una cabeza (32) y un vástago (34) entre la base y la cabeza, estando configurada la base para su fijación a una pared de soporte;

un manguito (22) que tiene un segmento de montaje (62) encajado firmemente sobre la cabeza (32) del eje flexible y más allá del segmento de montaje que rodea el vástago (34) del eje flexible, donde está separado del vástago de manera que el eje flexible (20) puede flexionar respecto al manguito (22) ;

elementos de rodadura (106, 108) que rodean el manguito para soportar un piñón planetario (6) en el manguito;

caracterizado por un anillo de nervio (94) que posiciona los elementos de rodadura (108) sobre el manguito (22) y que tiene una banda a modo de placa (98) extendida sobre los extremos (74, 82) del eje flexible y el manguito para retener el manguito sobre el eje flexible;

y un elemento roscado (68; 100) que fija la banda a modo de placa (98) al eje flexible de manera que la banda retiene el manguito sobre el eje flexible y mantiene el anillo de nervio (94) en una posición fija respecto al manguito (22) , permitiendo el elemento roscado (68; 100) después de su retirada que el manguito se separe del eje flexible para el servicio del manguito y los elementos de rodadura.

2. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 1, en el que la cabeza (32) del eje flexible tiene una superficie exterior cónica (56) y el segmento de montaje (62) del manguito contiene un orificio cónico (64) que se ajusta a la superficie cónica y recibe la cabeza.

3. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 2, en el que la inclinación de la superficie exterior (56) en la cabeza y la inclinación del orificio (64) en el segmento de montaje establecen una conicidad de autobloqueo.

4. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 3, en el que la cabeza (32) del eje flexible contiene una ranura anular (58) que se abre hacia fuera de su superficie cónica (56) y un conducto (60) que conduce a la ranura para suministrar un fluido presurizado a la ranura para desalojar el manguito de la cabeza.

5. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 1, en el que el manguito (22) en su superficie exterior tiene una pista de rodadura (86) a lo largo de la cual ruedan los elementos de rodadura (106) , y en el que el manguito también tiene un nervio que sobresale hacia fuera más allá de la pista de rodadura.

6. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 1, en el que los elementos de rodadura (106, 108) forman parte de un cojinete (24) que incluye también una pista de rodadura interior (88) en el manguito y el anillo de nervio (94) que sobresale hacia fuera más allá de la pista de rodadura interior y tiene la banda (98) sobre la misma.

7. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 6, en el que el manguito y el eje flexible tienen caras de extremo (74, 82) , y la banda (98) del anillo de nervio (94) se extiende sobre las caras de extremo, y en el que el elemento roscado (100) pasa a través de la banda (98) .

8. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 7, en el que el elemento roscado (100) es un tornillo que se enrosca en la cabeza (32) del eje flexible en la cara de extremo del eje flexible.

9. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 6, en el que el manguito tiene un labio (80) dirigido hacia el interior que está capturado entre la cabeza (32) del eje flexible y la banda (98) del anillo de nervio.

10. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 7, en el que el manguito tiene un rebaje (92) entre el anillo interior

(88) y la cara de extremo (82) del manguito, y en el que el anillo de nervio (94) encaja en el rebaje.

11. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 7, en el que una cuña (112) está situada entre el manguito (22) y el anillo de nervio (94) para controlar el ajuste para el cojinete (24) .

12. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 11, en el que la cuña (112) está situada entre la cara de extremo

(82) del manguito y la banda (98) del anillo de nervio y los tornillos (110) se extienden a través de la banda y a través de la cuña y se enrosca en el manguito.

13. Conjunto de eje flexible según la reivindicación 6, en el que las pistas de rodadura (86, 88) están inclinadas respecto al eje flexible (20) , y que también incluye una cuña (112) situada entre la banda (98) del anillo de nervio y el manguito (22) para controlar el ajuste del cojinete (24) .

14. Sistema de engranajes epicicloidales (A) que está organizado alrededor de un eje principal (X) y comprende:

un engranaje planetario (2) situado a lo largo del eje principal; 6

un engranaje de anillo (4) que rodea el engranaje planetario;

unos piñones planetarios (6) situados entre y acoplados con el engranaje planetario y el engranaje de anillo;

un portador (8) que incluye una pared de extremo (12) y también conjuntos de eje flexible según la reivindicación 1, con los ejes flexibles de los conjuntos de eje flexible en sus bases (30) estando fijados a la 5 pared de extremo (12) y estando soportados los piñones planetarios (6) sobre los elementos de rodadura (106, 108) que están alrededor de los manguitos (22) de los conjuntos de eje flexible.

15. Sistema de engranajes epicicloidales según la reivindicación 14, en el que para cada conjunto de eje flexible, los elementos de rodadura (106) forman parte de un cojinete (24) que también incluye una pista de rodadura interior (86, 88) sobre el manguito (22) y el anillo de nervio (94) que se proyecta hacia fuera más allá de la pista de rodadura

interior.