Sistema de engranaje planetario con conjuntos de vástagos flexibles semiintegrados.

Un conjunto de vástago flexible para un sistema (A) de engranaje planetario,

presentando dicho conjunto devástago flexible un eje geométrico (Y) y que comprende:

un vástago flexible (20) que presenta una base (30) y una cabeza (32) alejada de la base;

un manguito (22) situado alrededor del vástago flexible (20) y fijado firmemente al vástago flexible (20) en lacabeza (32) del vástago flexible, pero estando, en caso contrario, esencialmente separado radialmente delvástago flexible, presentando el manguito (22) un anillo de rodadura (44) solidario provisto de un camino derodadura (54) interno que es presentado hacia el exterior en situación opuesta al eje geométrico (Y),caracterizado porque el manguito (22) presenta un asiento (42) de cojinete al lado del anillo de rodadurasolidario, y porque

un anillo de rodadura (60) inicialmente separado está dispuesto sobre el asiento (42) de cojinete delmanguito (22) y presenta un camino de rodadura (62) interno que se presenta también hacia fuera, ensituación opuesta respecto del eje geométrico (Y), estando unos elementos (70, 72) de rodamientodispuestos a lo largo de los caminos de rodadura (54, 62) internos.

Sistema de engranaje planetario con conjuntos de vástagos flexibles semiintegrados Referencia cruzada a solicitudes relacionadas La presente solicitud deriva su prioridad de, y por otro lado, reivindica el beneficio de la solicitud provisional estadounidense 61/171, 972 depositada el 23 de abril de 2009.

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, al campo de los sistemas de engranaje planetarios y, más concretamente , a los sistemas de engranaje planetarios en los que los satélites rotan alrededor de unos vástagos flexibles y a unos conjuntos de vástagos flexibles para dicho sistema.

Técnica antecedente El sistema de engranaje planetario típico incorpora un planetario, una corona que rodea el planetario, y varios, a menudo tres, satélites situados entre y engranados con el planetario y la corona y, además, incorpora un soporte que está acoplado a los satélites para establecer unos ejes geométricos alrededor de los cuales rotan. Un sistema de engranajes configurado de la manera indicada divide el par de torsión transferido a través del sistema en trayectorias de carga iguales al número de los satélites. Esto reduce las fuerzas de cada engranaje y permite que el sistema transfiera una gran cantidad de potencia en una configuración relativamente compacta. En otras palabras, proporciona una elevada potencia por unidad volumétrica.

A menudo, la corona permanece fija, dejando que el soporte y el planetario roten. En dicha disposición, la potencia puede ser aplicada en un extremo del soporte y suministrada a través del planetario y a una velocidad y par de torsión diferentes. Ello se aplica a las transmisiones de las turbinas eólicas que utilizan la energía del viento y la convierten en energía eléctrica.

Muchos sistemas de engranaje planetario utilizan un soporte tipo horquilla en el que los satélites rotan entre dos paredes sobre unos vástagos que se extienden entre las paredes, estando cada vástago fijado en ambos de sus extremos en las paredes. Cuando se aplica un par de torsión al soporte en una de las paredes terminales, el soporte resultará torsionado y hará avanzar un extremo de cada vástago por delante del otro. Esto oblicúa los satélites con respecto al planetario y la corona y perturba el engranaje entre los satélites y el planetario y la corona.

Un sistema de engranaje planetario en el que los satélites son soportados sobre y rotan alrededor de los llamados “vástagos flexibles” contribuye a mitigar la distribución desigual de las cargas alrededor de los satélites y también la oblicuidad de los satélites. En este sentido, un vástago flexible para un satélite en un extremo está fijado a y se sitúa en voladizo desde una única pared del soporte del que forma parte. El otro extremo del vástago flexible incorpora un manguito ajustado firmemente a él, extendiéndose el manguito hacia atrás por encima de y estando por otro lado separado radialmente del vástago flexible. El manguito forma parte del o soporta un cojinete que soporta uno de los satélites. En la pared del soporte el manguito flexible se dobla en una dirección circunferencial con respecto al eje geométrico principal central del sistema y en su extremo opuesto se dobla en la otra dirección, también en círculo, todo ello de forma que el eje geométrico del manguito permanezca paralelo al eje geométrico principal. En otras palabras, la tecnología de los manguitos flexibles emplea un doble voladizo para igualar la distribución de las cargas y para compensar la oblicuidad que en otro caso se produciría.

Cada vástago flexible, su manguito, algunas veces el satélite que rodea el manguito, y el cojinete situado entre el manguito y el satélite forma un conjunto de vástagos flexibles. Típicamente, el cojinete es un cojinete antifricción de doble fila. Los caminos de rodadura externos para el cojinete pueden estar integrados en el satélite. Los caminos de rodadura internos pueden estar integrados en el manguito para proporcionar un conjunto de vástagos flexibles integrado. Aquí, en lugar de una sección transversal que incluya tanto el manguito como los anillos de rodadura internos separados, la sección transversal incorpora solo el manguito y es algo más pequeña. Sin embargo, el cojinete presenta un anillo de nervadura inicialmente separado para facilitar el ensamblaje. Una vez ensamblado el anillo es soldado al manguito, y su posición axial determina el ajuste del cojinete. Véanse los documentos US 7, 056, 259 y US 6, 994, 651. El vástago flexible integrado permite un mayor espacio para los elementos de rodamiento, de manera que pueden ser empleados unos elementos de rodamiento de mayor tamaño, y esto incrementa la capacidad del cojinete. Así mismo, un vástago flexible integrado opera con un satélite que incorpora unos anillos de rodamiento externos del cojinete integrados en él. Esto incrementa las secciones transversales radiales entre las raíces de los dientes dispuestas sobre el satélite y los caminos de rodadura exteriores (un mayor grosor del borde) . Así mismo, un vástago flexible integrado incorpora menos componentes, simplificando con ello el diseño y haciendo más fácil la fabricación.

El uso del vástago con surco, acoplado con un anillo de nervadura soldado dispuesto sobre el manguito para conseguir la rotación del rodillo y el ajuste del cojinete, se traduce también en un conjunto de vástago flexible muy corto, lo que, en algunos casos, puede llevar a una reducción de la longitud de la caja de engranajes y, de esta

manera, la reducción global del peso y del coste. Véase el documento US 6, 994, 651, el cual divulga un conjunto de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Sin embargo, un vástago flexible completamente integrado con su anillo de nervadura soldado es de mantenimiento difícil. En efecto, para sustituir el satélite o un componente del cojinete, el vástago flexible del conjunto debe ser separado del resto del soporte, generalmente una pared del soporte en la cual está fijado el vástago flexible con un ajuste de interferencia. Las alturas en las cuales operan las turbinas eólicas exacerban el problema.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un conjunto de vástagos flexibles para un sistema de engranaje planetario, incorporando dicho conjunto de vástagos flexibles un eje geométrico y que comprende: un vástago flexible que presenta una base y una cabeza distante de la base; un manguito situado alrededor del vástago flexible y fijado firmemente al vástago flexible en la cabeza del vástago flexible, pero si no esencialmente separado en dirección radial respecto del vástago flexible, e incorporando el manguito un anillo de rodadura solidario provisto de un camino de rodadura que se incorpora hacia fuera lejos del eje geométrico, caracterizado porque el manguito presenta un asiento de cojinete al lado del anillo de rodadura solidario y porque el anillo de rodadura inicialmente separado está dispuesto sobre el asiento del cojinete del manguito y presenta un camino de rodadura interno que también se presenta hacia fuera, lejos del eje geométrico, estando los elementos de rodadura dispuestos a lo largo de los caminos de rodadura internos.

Características distintivas preferentes se definen en las subreivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos En los dibujos que se acompañan, los cuales forman parte de la memoria descriptiva:

La Figura 1 es una vista en perspectiva, parcialmente cortada y en sección, de un sistema de engranaje planetario construido de acuerdo con y que incorpora la presente invención:

la Figura 2 es una vista en sección del sistema de engranaje planetario tomado a lo largo de la línea 2 - 2 de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de uno de los conjuntos de vástagos flexibles para el sistema de engranaje planetario;

la Figura 4 es una vista en sección parcial del conjunto de vástagos flexibles de la Figura 3;

la Figura 5 es una vista en sección parcial de una variante del conjunto de vástagos flexibles de las Figuras 3 y 4;

la Figura 6 es una vista en sección parcial de un conjunto de vástagos flexibles alternativos; y

la Figura 7 es una vista en sección parcial de otro conjunto de vástagos flexibles alternativo.

Mejores modos de llevar a cabo la invención Con referencia ahora a los dibujos; un sistema A de engranaje planetario (Fig. 1) que está organizado alrededor de un eje geométrico central X incluye un planetario 2, una corona 4 y unos satélites 6 situados entre y engranados con el planetario 2 y la corona 4. Así mismo, el sistema de engranaje A incluye un soporte 8 que establece unos ejes geométricos Y descentrados alrededor... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de vástago flexible para un sistema (A) de engranaje planetario, presentando dicho conjunto de vástago flexible un eje geométrico (Y) y que comprende:

un vástago flexible (20) que presenta una base (30) y una cabeza (32) alejada de la base;

un manguito (22) situado alrededor del vástago flexible (20) y fijado firmemente al vástago flexible (20) en la cabeza (32) del vástago flexible, pero estando, en caso contrario, esencialmente separado radialmente del vástago flexible, presentando el manguito (22) un anillo de rodadura (44) solidario provisto de un camino de rodadura (54) interno que es presentado hacia el exterior en situación opuesta al eje geométrico (Y) , caracterizado porque el manguito (22) presenta un asiento (42) de cojinete al lado del anillo de rodadura solidario, y porque un anillo de rodadura (60) inicialmente separado está dispuesto sobre el asiento (42) de cojinete del manguito (22) y presenta un camino de rodadura (62) interno que se presenta también hacia fuera, en situación opuesta respecto del eje geométrico (Y) , estando unos elementos (70, 72) de rodamiento dispuestos a lo largo de los caminos de rodadura (54, 62) internos.

2. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el manguito (22) se ajusta por encima de la cabeza (32) del vástago flexible (20) .

3. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el vástago flexible (20) presenta un contrafuerte (36) en su cabeza, y el manguito (22) presenta una sección (40) de montaje que se ajuste por encima de la cabeza (32) y del contrafuerte (36) ; y comprendiendo también un medio para forzar la sección de montaje contra el contrafuerte.

4. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el asiento (42) de cojinete está sobre la sección (40) de montaje.

5. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la sección (40) de montaje presenta una cara (48) terminal que se presenta axialmente situada en posición opuesta al contrafuerte (36) ; y en el que el medio para forzar la sección de montaje contra el contrafuerte incluye una placa (78, 100) que está situada opuesta a la cara (48) terminal de la sección (40) de montaje.

6. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la placa (78, 100) ejerce una fuerza dirigida axialmente sobre la sección (40) de montaje del manguito (22) .

7. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el anillo de rodadura (60) separado presenta una cara (66) trasera, y la placa (78) se apoya contra la cara (66) trasera.

8. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la placa (78) ejerce una fuerza dirigida axialmente sobre el anillo de rodadura (60) separado, y esa fuerza es transmitida a través del anillo de rodadura (60) separado sobre el manguito (22) y fuerza a la sección (40) de montaje del manguito contra el contrafuerte (36) sobre el vástago flexible (20) .

9. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el manguito (22) presenta una nervadura (96) roscada que se proyecta axialmente desde su sección (40) de montaje; y en el que una tuerca (98) se enrosca sobre la nervadura (96) y sirve para situar el anillo de rodadura (60) separado axialmente sobre el asiento (42) de cojinete de la sección de montaje.

10. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el medio para forzar a la sección (40) de montaje contra el contrafuerte (36) comprende una extensión (88) roscada que se proyecta axialmente desde la cabeza (32) del vástago flexible (20) y una tuerca (90) roscada sobre la extensión (88) y situada en posición opuesta al anillo de rodadura (60) separado y a la sección (40) de montaje de manguito.

11. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 3, y que comprende también un satélite (6) situado alrededor del manguito (22) y que incorpora unos caminos de rodadura (50, 52) externos que se presentan en posición opuesta a los caminos de rodadura (54, 62) internos y que contactan con los elementos (70, 72) de rodamiento, con los caminos de rodadura (50, 52) externos, el anillo de rodadura solidario, el anillo de rodadura (60) separado y los elementos (70, 72) de rodamiento que forman un cojinete (24) .

12. Un sistema de engranaje planetario, que comprende:

un planetario (2) ;

una corona (4) que rodea al planetario (2) ; un soporte (8) que incluye un miembro (12) terminal y unos conjuntos de vástagos flexibles de acuerdo con la reivindicación 11, estando los satélites (6) de los conjuntos de vástagos flexibles situados entre y engranados con el planetario y la corona (2, 4) , estando los vástagos flexible (20) de los conjuntos de vástago flexibles ajustados al miembro (12) terminal.

13. Un conjunto de vástago flexible de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los caminos de rodadura (54, 62) internos dispuestos sobre el anillo de rodadura (44) solidario y sobre el anillo de rodadura (60) inicialmente separado están inclinados con respecto al eje geométrico (Y) , estando el camino de rodadura (54) dispuesto sobre el anillo de rodadura (44) solidario inclinado en una dirección y estando el camino de rodadura (62) dispuesto sobre el anillo de rodadura (60) inicialmente separado inclinado en la dirección opuesta.