Dispositivo de limitación de par de torsión, en particular para elementos de transmisión de potencia.

Dispositivo (1) de limitación de par de torsión, en particular para elementos de transmisión de potencia,

que comprende un primer elemento de conexión (3), que puede conectarse de manera giratoria a un elemento de accionamiento, y un segundo elemento de conexión (5), que puede conectarse de manera giratoria a un elemento accionado, comprendiendo dicho primer elemento de conexión (3) un disco de accionamiento de motor (30), comprendiendo dicho segundo elemento de conexión (5) un disco de deslizamiento (50) que está adaptado para deslizarse axialmente con respecto a dicho segundo elemento de conexión (5), pudiendo dicho disco de accionamiento de motor (30) y dicho disco de deslizamiento (50) estar enfrentados entre sí y comprendiendo cada uno, en las caras de tope respectivas, una pluralidad de asientos (4) cónicos, estando cada uno de dichos asientos (4) cónicos adaptado para alojar una bola (40), caracterizado por que comprende un cuerpo (7) de soporte de pasador que comprende un tambor (70) que está montado en dicho segundo elemento de conexión (5), comprendiendo dicho tambor (70) una pluralidad de orificios (71) radiales, alojando cada uno de ellos un pasador (72) que está adaptado para deslizarse radialmente en dicho orificio (71) radial, estando cada uno de dichos pasadores (72) presionado hacia el centro de dicho tambor (70), mediante unos medios (73) elásticos, y haciendo tope, con por lo menos una de sus caras (74, 75) que está inclinada con respecto al eje (2) de rotación central de dicho segundo elemento de conexión (5), contra por lo menos una cara de tope (54, 55) correspondiente, que es sustancialmente paralela a dicha por lo menos una cara inclinada (74, 75) de dicho pasador (72), y está prevista en una parte (52) de dicho disco de deslizamiento (50), siendo el movimiento axial de dicho disco de deslizamiento (50), a medida que aumenta el par de torsión contrarrestante proporcionado por dicho segundo elemento de conexión (5), contrarrestado por el empuje de compresión radial de dichos pasadores (72), debido a dichos medios (73) elásticos, en la cara inclinada (74, 75) de dichos pasadores (72) que presiona contra la cara de tope (54, 55) correspondiente prevista en dicha parte (52) de dicho disco de deslizamiento (50).

Dispositivo de limitación de par de torsión, en particular para elementos de transmisión de potencia.

La presente invención se refiere a un dispositivo de limitación de par de torsión, en particular para elementos de transmisión de potencia.

El documento US2238583 da a conocer un dispositivo de limitación de par de torsión según el preámbulo de la reivindicación 1.

La transmisión de par de torsión, en agricultura y en industria, se produce habitualmente mediante elementos, o juntas, de transmisión que pueden ofrecer un sistema de protección contra sobrecargas, con el fin de proteger la transmisión de roturas estructurales que pueden llegar a comprometer la seguridad del operario.

En agricultura, se conocen limitadores de par de torsión de perno que no permiten el reacoplamiento automático de la transmisión, aunque sí permiten el reajuste sincronizado. También se conocen limitadores de par de torsión de disco de fricción que permiten el reacoplamiento automático, pero no sincronizado, de la transmisión, como ocurre con los limitadores de par de torsión convencionales que utilizan pasadores.

En la industria, se conocen más ampliamente limitadores de par de torsión que utilizan levas para desacoplar, y limitadores de par de torsión que utilizan bolas, que permiten el reacoplamiento automático y, si es posible, también el reacoplamiento sincronizado.

En los limitadores de par de torsión con pasadores, un elemento giratorio externo, que está conectado a la fuente del par motor, transmite el movimiento a un buje accionado mediante una pluralidad de pasadores. En las cabezas de los pasadores está definido un perfil contorneado, que se acopla en rebajes adaptados que están previstos en la superficie interna del elemento giratorio externo. Se presiona la cabeza de cada pasador contra los rebajes gracias a una pluralidad de resortes.

La transmisión del par de torsión se produce gracias a la fuerza tangencial que se desarrolla entre el perfil definido por los rebajes en el elemento giratorio externo y las cabezas de los pasadores.

Cuando aumenta el valor del momento de resistencia del buje accionado, se genera un empuje radial en el pasador que vence la fuerza de resistencia generada por los resortes, liberando la cabeza del pasador de los rebajes correspondientes. La cabeza por tanto roza contra la superficie interna del elemento giratorio interno, y el valor del par de torsión transmitido disminuye bruscamente para aumentar después cuando los pasadores vuelven a acoplarse en los rebajes inmediatamente a continuación.

Por tanto, la transmisión del par de torsión durante la fase de sobrecarga no se anula completamente, puesto que el sistema permite un reacoplamiento "repetido" del par de torsión, prolongando eficazmente la sobrecarga.

Tales limitadores de par de torsión con pasadores convencionales presentan, sin embargo, los inconvenientes siguientes:

no se garantiza el funcionamiento correcto del sistema de protección a altas velocidades, por ejemplo superiores a 700 rpm;

durante los estados de sobrecarga hay fuertes vibraciones en la transmisión;

hay una fuerte dependencia de los máximos de par de torsión de la elasticidad del sistema en el que se introduce el limitador; a menudo los máximos de par de torsión se producen tras el par de torsión de activación que presenta un valor superior que el valor nominal del limitador;

hay impedimentos axiales considerables, en particular para limitadores de par de torsión a valores de par de torsión superiores a 1000 Nm.

En los limitadores de par de torsión convencionales con desacoplamiento operado por leva, el buje de accionamiento transmite el movimiento al cuerpo accionado, que habitualmente está dotado de geometría con pestañas o está bifurcado, mediante una serie de pasadores cuyas cabezas se acoplan con asientos adaptados que están previstos en el cuerpo accionado, mediante rebajes que generalmente son de perfil trapezoidal. Los pasadores son libres de moverse radialmente en asientos cilindricos que están previstos en el buje de accionamiento, en los que siempre están insertados casquillos de baja fricción con el fin de facilitar el deslizamiento del pasador.

El pasador presenta, en su parte inferior, una base contorneada con una parte que sobresale, que se acopla entre dos levas que a su vez están precargadas bajo presión una contra la otra, con resortes helicoidales o Belleville, y que presentan un perfil contorneado con dos ángulos de trabajo.

El funcionamiento normal del limitador se basa en un equilibrio de dos fuerzas radiales aplicadas en el pasador: una primera fuerza generada por el momento de resistencia aplicado al cuerpo accionado y una segunda fuerza generada por el perfil contorneado de las levas que se someten al empuje de los resortes. Estos dos ángulos de trabajo del perfil de la leva hacen posible presentar diferentes valores de tal segunda fuerza radial en la configuración de funcionamiento normal, con transmisión de par de torsión, con respecto al estado en el que se desacopla el movimiento. De hecho, cuando el pasador pasa completamente, con su base contorneada, entre las levas, el buje de accionamiento es libre de rotar con respecto al cuerpo accionado, sin transmitir par de torsión. En una configuración de este tipo, el valor del ángulo de trabajo es tal que genera una fuerza radial baja, que no puede hacer que el pasador vuelva a entrar en su asiento en el cuerpo accionado a menos que haya una fuerte reducción en la velocidad.

Uno de los principales inconvenientes de los limitadores de par de torsión con desacoplamiento operado por leva es la necesidad de desacelerar la rotación con el fin de hacer que el pasador vuelva a entrar en su asiento. Además tales limitadores de par de torsión con desacoplamiento operado por leva están sometidos en particular a desgaste de las piezas móviles y su funcionamiento se garantiza hasta velocidades de rotación de 700 rpm.

En los limitadores de par de torsión convencionales que utilizan bolas, el par de torsión se transmite por medio de una pluralidad de bolas que se alojan en asientos previstos tanto en un disco de accionamiento de motor, que está conectado a un elemento de accionamiento, como en un disco de deslizamiento, que está orientado hacia el disco de accionamiento de motor y está adaptado para transmitir el par de torsión a un elemento accionado. Las bolas se mantienen en sus asientos mediante un resorte que puede ajustarse según el valor de par de torsión de conexión requerido, o alternativamente mediante sistemas neumáticos o hidráulicos.

En caso de una sobrecarga, las bolas, que vencen la fuerza de resistencia ejercida por el resorte, salen de sus asientos, interrumpiendo la transmisión de par de torsión. El movimiento del disco de deslizamiento se monitoriza con el fin de accionar un conmutador o un sensor de seguridad que puede detener la cadena cinemática dentro de un periodo de tiempo que depende de la inercia del sistema, y que puede emitir una señal de alarma.

Dependiendo de la configuración y la disposición de las bolas y los asientos correspondientes entre el disco de accionamiento de motor y el disco de deslizamiento, estos limitadores de par de torsión que utilizan bolas permiten el rearmado manual, o el rearmado automático, en posición aleatoria (no sincronizada) o en una posición preestablecida (sincronizada).

Tales limitadores de par de torsión convencionales con bolas presentan, sin embargo, los inconvenientes siguientes:

- mientras dura el estado de sobrecarga, las bolas se someten a fuerzas de carga axiales máximas, que por tanto limitan el rodamiento de las mismas y generan rozamiento peligroso que produce desgaste y elevación de las temperaturas de trabajo;

- es necesario proporcionar un sensor de detención de movimiento para la fase de sobrecarga, con el fin de evitar el desgaste excesivo lo que comprometería la funcionalidad del sistema, con el consiguiente aumento de la complejidad y el coste del dispositivo;

- con el fin de minimizar los altos valores de las fuerzas tangenciales que actúan sobre las bolas, y las tensiones excesivas en los respectivos asientos de alojamiento, tales limitadores de par de torsión que utilizan bolas presentan dimensiones radiales considerables, con el consiguiente aumento en los impedimentos y en los valores de inercia de rotación.

La finalidad de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo de limitación de par de torsión que resuelva los problemas técnicos mencionados anteriormente, elimine los inconvenientes y supere las limitaciones de la técnica conocida haciendo posible lograr el reacoplamiento automático y sincronizado de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión, en particular para elementos de transmisión de potencia, que comprende un primer elemento de conexión (3), que puede conectarse de manera giratoria a un elemento de accionamiento, y un segundo elemento de conexión (5), que puede conectarse de manera giratoria a un elemento accionado, comprendiendo dicho primer elemento de conexión (3) un disco de accionamiento de motor (30), comprendiendo dicho segundo elemento de conexión (5) un disco de deslizamiento (50) que está adaptado para deslizarse axialmente con respecto a dicho segundo elemento de conexión (5), pudiendo dicho disco de accionamiento de motor (30) y dicho disco de deslizamiento (50) estar enfrentados entre sí y comprendiendo cada uno, en las caras de tope respectivas, una pluralidad de asientos (4) cónicos, estando cada uno de dichos asientos (4) cónicos adaptado para alojar una bola (40), caracterizado por que comprende un cuerpo (7) de soporte de pasador que comprende un tambor (70) que está montado en dicho segundo elemento de conexión (5), comprendiendo dicho tambor (70) una pluralidad de orificios (71) radiales, alojando cada uno de ellos un pasador (72) que está adaptado para deslizarse radialmente en dicho orificio (71) radial, estando cada uno de dichos pasadores (72) presionado hacia el centro de dicho tambor (70), mediante unos medios (73) elásticos, y haciendo tope, con por lo menos una de sus caras (74, 75) que está inclinada con respecto al eje (2) de rotación central de dicho segundo elemento de conexión (5), contra por lo menos una cara de tope (54, 55) correspondiente, que es sustancialmente paralela a dicha por lo menos una cara inclinada (74, 75) de dicho pasador (72), y está prevista en una parte (52) de dicho disco de deslizamiento (50), siendo el movimiento axial de dicho disco de deslizamiento (50), a medida que aumenta el par de torsión contrarrestante proporcionado por dicho segundo elemento de conexión (5), contrarrestado por el empuje de compresión radial de dichos pasadores (72), debido a dichos medios (73) elásticos, en la cara inclinada (74, 75) de dichos pasadores (72) que presiona contra la cara de tope (54, 55) correspondiente prevista en dicha parte (52) de dicho disco de deslizamiento (50).

2. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según la reivindicación 1, caracterizado por que cada uno de dichos pasadores (72) comprende dos caras (74, 75), que están inclinadas de modo diferente con respecto a dicho eje (2) central y están adaptadas para acoplar respectivamente dos caras de tope (54, 55) que están previstas en dicha parte (52) de dicho disco de deslizamiento (50) y son sustancialmente paralelas respectivamente a dichas dos caras inclinadas de modo diferente (74, 75) de dichos pasadores (72), definiendo el primer par de caras (74, 54) un ángulo de trabajo con respecto a dicho eje (2) central que es más pequeño que el ángulo de trabajo definido por el segundo par de caras (75, 55), de modo que el valor del empuje axial transmitido por dichos pasadores (72) al disco de deslizamiento (50) es proporcional a dicho ángulo de trabajo.

3. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que comprende una caja (45) que está intercalada entre dicho disco de accionamiento de motor (30) y dicho disco de deslizamiento (50), alojando dicha caja (45) dichas bolas (40).

4. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dichos asientos (4) cónicos están dispuestos en una pluralidad de pistas (43, 44) concéntricas, definiendo la distribución angular de dichos asientos (4) cónicos a lo largo de dichas pistas (43, 44) concéntricas el ángulo de sincronización de dicho dispositivo (1) de limitación de par de torsión.

5. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un anillo de tipo cuña (53) que constituye dicha parte (52) de dicho disco de deslizamiento (50) que presenta dicha por lo menos una cara de tope (74, 75) que está inclinada con respecto a dicho eje (2) central.

6. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que por lo menos un cojinete (130) de bolas radial está intercalado entre dicho primer elemento de conexión (3) y dicho segundo elemento de conexión (5) y está adaptado para mantener dicho primer elemento de conexión (3) y dicho segundo elemento de conexión (5) en alineación axial y para absorber los empujes axiales de dicho disco de deslizamiento (50).

7. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que por lo menos un rodillo (140) cónico está intercalado entre dicho primer elemento de conexión (3) y dicho segundo elemento de conexión (5) y está adaptado para mantener dicho primer elemento de conexión (3) y dicho segundo elemento de conexión (5) en alineación axial y para absorber los empujes axiales de dicho disco de deslizamiento (50).

8. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada uno de dichos medios (73) elásticos se mantiene guiado dentro de cada uno de dichos orificios (71) radiales de dicho tambor (70) mediante cada uno de dichos pasadores (72), y se apoya sobre una almohadilla (76) que define una superficie de apoyo para cada uno de dichos medios (73) elásticos, estando el conjunto de dichos pasadores (72), dichos medios (73) elásticos y dichas almohadillas (76) radialmente encerrado en un cilindro (77) que está ajustado en dicho tambor (70) y está fijado axialmente mediante un anillo para rebordes (78).

9. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un anillo de bloqueo (150) que está adaptado para establecer el valor de precarga axial de dicho dispositivo (1) de limitación de par de torsión en la configuración inicial.

10. Dispositivo (1) de limitación de par de torsión según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

por que comprende un anillo de tope plano (160) que hace tope, en un lado, contra un reborde (161) previsto en dicho segundo elemento de conexión (5) y, en el lado opuesto, contra una segunda cara (79) de cada uno de dichos pasadores (72) que es sustancialmente opuesta, en la dirección axial, a dicha por lo menos una cara (74, 75) que está inclinada con respecto al eje (2) de rotación central.