ES2246405T3 - Dispositivo de frenado viscoso equipado con mecanismo monodireccional,particularmente para cortinas mosquiteras. - Google Patents
Dispositivo de frenado viscoso equipado con mecanismo monodireccional,particularmente para cortinas mosquiteras.Info
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Abstract
Dispositivo de frenado viscoso (1) equipado con un mecanismo monodireccional para miembros de arrollamiento, particularmente para cortinas mosquiteras, comprendiendo dicho dispositivo (1): - al menos un estator (3, 3¿) que contiene fluido viscoso; - al menos un rotor con alas (5, 5¿); - medios de control de frenado excéntricos (7) conectados a dicho rotor con alas (5, 5¿); y - medios de frenado excéntricos (9) operativamente acoplados con dichos medios de control de frenado excéntricos (7) con el fin de permitir un frenado viscoso de los miembros de arrollamiento a lo largo de una primera dirección de rotación de dicho rotor (5, 5¿) y permitir un deslizamiento libre de los miembros de arrollamiento a lo largo de una segunda dirección de rotación de dicho rotor (5, 5¿) opuesta a dicha primera dirección de rotación, caracterizado porque dichos medios de control de frenado (7) son de un tipo de mecanismo de trinquete, estando equipado dicho estator (3, 3¿) con por lo menos una lengüeta de atrapamiento elástica (20) adaptada para cooperar con dientes correspondientes (22) con los que está equipada una circunferencia interna de dicho rotor (5, 5¿) con el fin de realizar una acción de frenado a lo largo de una dirección y una acción de deslizamiento a lo largo de una dirección opuesta.
Description
Dispositivo de frenado viscoso equipado con
mecanismo monodireccional, particularmente para cortinas
mosquiteras.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de frenado viscoso equipado con un mecanismo monodireccional,
adaptado particularmente para ser usado para frenar dispositivos de
arrollamiento, tales como rodillos y similares, que tienen
arrollados sobre ellos, por ejemplo, rollos de varios materiales
para usar como cobertura, reparación o protección, tales como
cortinas mosquiteras.
Para una fácil exposición, la invención va a ser
descrita en su aplicación al campo de las cortinas mosquiteras, pero
resultará inmediatamente evidente que el dispositivo de la invención
puede aplicarse a cualquier objeto en el que haya que resolver el
problema de amortiguar el cierre de un dispositivo de arrollamiento,
tal como una pantalla oscurecedora para una ventana o una tela
arrollada.
En su construcción clásica, tales sistemas (no
mostrados, por ser bien conocidos en la especialidad) se componen de
un rodillo hueco, que contiene en un lado un muelle de
arrollamiento, en el que tal rodillo está adaptado para recibir de
manera arrollada, en el menor espacio posible, el tejido de
apantallamiento. Al extender completamente la tela, el muelle de
arrollamiento es cargado fuertemente, ya que su propósito es
restituir sin esfuerzos la tela a su posición de reposo. Sin
embargo, dada la carga muy elevada que se ejerce en el muelle, el
rodillo se rebobina brusca y violentamente, y esto podría
representar peligros para el usuario tales como aplastamiento de
manos, arañazos, o de cualquier modo un violento impacto con ruido.
Otros dispositivos de la técnica anterior son descritos en
US-A-4.535.829,
DE-A-4.320.393,
US-A-6.059.008. En particular el
documento US-A-4.535.829 divulga un
dispositivo de frenado viscoso de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1.
El objeto de la presente invención es resolver
los problemas citados de la técnica anterior proporcionando un
dispositivo que está adaptado por un lado para permitir un
deslizamiento libre de la tela cuando se abre, y por otro lado
frenar el retorno de la tela cuando se cierra debido a la carga de
resorte.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un dispositivo como se ha mencionado más arriba que
pueda realizarse con un número muy limitado de piezas
preferiblemente en un material plástico, haciendo más fácil las
operaciones de ensamblaje y reduciendo por tanto los costes
relacionados. Con tal propósito, la mejor solución técnica debería
estar contenida también dentro del rodillo, con el fin de
simplificar al máximo la instalación y para no afectar a la
apariencia estética del dispositivo global. Adicionalmente, tal
disposición tiene una fuerza resistente que es inversamente
proporcional a la velocidad de rotación con el fin de ejecutar un
frenado eficaz cuando el muelle está muy cargado (completa extensión
de la tela) y no bloquear su rebobinado cuando la fuerza de
rebobinado es mínima (extremo de rebobinado).
Los mencionados objetos y ventajas así como otros
objetos y ventajas de la invención, como se verá en la descripción
siguiente, se obtienen con un dispositivo de frenado viscoso según
la reivindicación 1. Realizaciones preferidas y variaciones no
triviales de la presente invención están contenidas en las
reivindicaciones dependientes.
Se describirá mejor la presente invención con
algunas realizaciones preferidas de la misma, dadas como ejemplo no
limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva de una
realización del dispositivo de frenado de acuerdo con la presente
invención;
la figura 2 es una vista en sección lateral del
dispositivo de la figura 1;
la figura 3 es una vista en sección frontal de
una parte del dispositivo de la figura 1;
la figura 4 es una vista en sección frontal de
otra parte del dispositivo de la figura 1;
la figura 5 es una vista en perspectiva
despiezada y una instalación final del dispositivo de la figura
1;
la figura 6 es una vista en perspectiva
despiezada del dispositivo de la figura 1;
la figura 7 es una vista en perspectiva parcial
del dispositivo de la figura 1 que muestra las mandíbulas en su
posición de cierre;
la figura 8 es una vista en perspectiva parcial
del dispositivo de la figura 1 que muestra las mandíbulas en su
posición de apertura; y
la figura 9 es una vista en perspectiva
esquemática de una variación de mecanismo de trinquete del
dispositivo de frenado de la presente invención.
Con referencia a las figuras, se muestra una
realización preferida del dispositivo de frenado viscoso de la
invención. Como ya se ha visto, resultará inmediatamente obvio que
se puede introducir numerosas variaciones y modificaciones (por
ejemplo relacionadas con la forma, tamaños, varios colores y partes
con funcionalidad equivalente) en el dispositivo descrito sin
salirse del ámbito de la invención tal como es definida por las
reivindicaciones adjuntas.
Como se muestra en las figuras, el dispositivo de
frenado viscoso 1 de la invención está equipado con un mecanismo
monodireccional (con el fin de eliminar las fuerzas de fricción
durante su desarrollamiento manual) y se emplea con miembros de
arrollamiento, en particular para cortinas mosquiteras: tales
miembros podrían estar compuestos, de un modo no limitativo, por un
rodillo 2 (figura 5) alrededor del cual se arrolla una tela (no
mostrada), tal como por ejemplo la tela en forma de red para una
cortina mosquitera.
En la descripción que sigue el término
"estator" designará convencionalmente la carcasa externa,
similarmente a lo que ocurre en un motor eléctrico, y el término
"rotor" designará el miembro interno. Es evidente que esto no
es más que una convención, puesto que lo que importa es el
movimiento relativo entre las dos partes. Por ejemplo, igualmente
para motores eléctricos (tales como los ventiladores eléctricos
colgados en el techo), la parte rotativa es la parte externa, aunque
sigue siendo el "estator" del dispositivo.
El dispositivo 1 de la invención comprende
sustancialmente:
- -
- al menos un estator 3 que contiene fluido viscoso;
- -
- al menos un rotor con alas 5 contenido dentro del estator 3;
- -
- medios de control de frenado excéntricos 7 conectados al rotor con alas 5; y
- -
- medios de frenado excéntricos 9 operativamente acoplados con los medios de control de frenado excéntricos 7 con el fin de permitir un frenado viscoso de los miembros de arrollamiento a lo largo de una primera dirección de rotación del rotor 5 y permitir un deslizamiento libre de los miembros de arrollamiento a lo largo de una segunda dirección de rotación del rotor 5 opuesta a la primera dirección de rotación.
En particular, el estator 3, que es el contenedor
de fluido viscoso, en la realización mostrada en las figuras 1 a 8,
contiene en su interior todos los componentes principales del
dispositivo 1, estando equipado con un corte sesgado que permite la
ensambladura elástica relacionada.
En cambio, el rotor 5, en la realización
preferida mostrada, es la parte que ejecuta la tarea de frenado
real, y está equipado con una pluralidad de alas cuyas dobles
funciones son incrementar la turbulencia del fluido viscoso y operar
como espacio de almacenamiento para el fluido.
Además de los miembros básicos antes mencionados,
el dispositivo 1 de la invención comprende también por lo menos un
tambor 10 adaptado para acoplarse con un sistema externo 11 para
retener el dispositivo 1, como puede verse en la figura 5. De este
modo, después de haber colocado el dispositivo 1 dentro de un
rodillo 2 y de haberlo conectado operativamente al sistema de
retención externo 11, es posible realizar la configuración operativa
final de la cortina mosquitera, u otros sistemas de este tipo de un
modo sencillo, inmediato y eficaz. El tambor 10 aloja internamente
los medios de control de frenado excéntricos 7 y los medios de
frenado excéntricos 9; externamente, debe tener una resistencia
mecánica suficiente para enchavetarse rígidamente sobre una junta
elástica enteriza con la parte fija de un marco soportador para todo
el sistema. En una de sus realizaciones posibles, la junta elástica
se obtiene por una sección de muelle helicoidal con dirección de
arrollamiento opuesta a la dirección de enclavamiento del freno: de
este modo, cuando es tensado, tiende a arrollar fuertemente el
tambor propiamente dicho, bloqueándolo. El tambor 10 aloja, en su
parte posterior, un perfil ganchudo trapezoidal 30 adaptado para
insertarse dentro del corte sesgado del estator y permitir el cierre
a presión del dispositivo 1.
En particular, en la realización no limitativa
mostrada, los medios de control de frenado excéntricos 7 se
componen de un miembro cilíndrico que tiene dos superficies
externas en espiral 24, 26 que, cuando giran a lo largo de la
primera dirección, agrandan los medios de frenado excéntricos
9 contra el tambor 10 (figura 8), mientras que cuando giran a lo
largo de la segunda dirección, operando "talones" de rampa
de frenado, liberan completamente la acción de expansión (figura 7)
permitiendo la libre rotación de los medios de frenado excéntricos 9
dentro del tambor 10. Es de importancia primordial en este caso que
el gradiente de expansión del dispositivo 1 sea menor que el
coeficiente de fricción de los materiales usados, puesto que, en
caso contrario los medios de frenado 9 serían arrastrados en una
rotación sin ejecutar una acción de frenado correcta.
También en particular, los medio de frenado
excéntricos 9 se componen de por lo menos dos mandíbulas 9', 9''
compuestas de dos semicilindros con espesor de pared variable: tales
mandíbulas 9', 9'' están adaptadas para llenar el espacio
comprendido entre los medios de control de frenado excéntricos 7 y
el tambor 10. En lo que respecta a las mandíbulas 9', 9'', la
precisión mecánica es de importancia primordial, dado que la posible
excentricidad para un funcionamiento correcto es igual a unas
décimas de milímetro: una holgura excesiva comprometería el
enclavamiento de las mandíbulas 9', 9'', mientras que una
interferencia incluso pequeña impediría una correcta rotación
libre.
El dispositivo 1 de la invención comprende además
medios de retención 12 del fluido viscoso, que se insertan
operativamente por un lado entre el rotor 5 y el estator 3 y por
otro lado entre el rotor 5 y el tambor 10 para impedir que el fluido
viscoso se salga del dispositivo 1. En particular, los medios de
retención 12 pueden estar compuestos de al menos dos juntas (por
ejemplo, anillos del tipo tórico o juntas de labio, juntas de
laberinto, etc.) 14, 16, una 14 colocada en una interfaz entre el
estator 3 y el rotor 5 y otra 16 colocada en una interfaz entre el
rotor 5 y el tambor 10. El segundo nivel de junta 16 se usa para
impedir incluso que la más pequeña fuga de aceite se ponga en
contacto con las mandíbulas 9', 9'' reduciendo su funcionalidad. No
obstante, tal junta 16 no es fundamental para la invención: en
efecto, por ejemplo en el caso de un dispositivo monodireccional del
tipo mecanismo de trinquete, resulta inútil. Evidentemente, son
posibles otros tipos de medios de retención 12 a condición de que
estén adaptados para realizar la misma funcionalidad de retención
del fluido.
Adicionalmente, el estator 3 está equipado con
por lo menos un miembro de apriete 18 (por ejemplo, se muestra uno
del tipo de chaveta) adaptado para ponerse en contacto con el
rodillo 2 (como puede verse en la figura 5) con el fin de conectar
operativamente el rodillo 2 al dispositivo 1. El objeto de la
chaveta es en efecto impedir la rotación relativa entre el rodillo 2
y el dispositivo 1. Por la misma razón, podría equiparse también con
una chaveta el tambor 10, en aplicaciones particulares.
En lo que respecta al fluido viscoso con el que
funciona el dispositivo 1 de la invención, puede ser (con
preferencia, pero no exclusivamente) aceite de alta viscosidad, por
ejemplo aceite 100.000 cSt, o una grasa, usados en algunos frenos
viscoso-dinámicos con el fin de hacer más fácil la
ejecución de los miembros de estanqueidad. Sin embargo, la elección
preferida sigue siendo un aceite, puesto que, con el fin de poder
crear un dispositivo con una fuerza que vaya a cero cuando la
velocidad tiende a cero, es necesario usar un líquido y no un
sólido, aunque sea extremadamente adaptable.
En lo que respecta a las características físicas
y termodinámicas del dispositivo 1 de la invención, resiste un
esfuerzo de torsión oscilante de por lo menos 0,2 Nm y disipa una
potencia de 5 W durante un rebobinado típico de 0,3 m/s, con una
fuerza de frenado de 15 N. Durante la simple maniobra para una
distancia de frenado de aproximadamente 2 m, no se calienta
excesivamente, así como en el caso de actuaciones repetidas a su
velocidad máxima.
Se ve claramente por la descripción de una
aplicación preferida como la facilitada más arriba, que la presente
invención proporciona numerosas variaciones de aplicación en los más
diversos campos. El principio básico en el que se apoya es, en
efecto, de un modo simple pero principal la presencia de una cadena
cinemática del sistema de frenado fluido-dinámico
que se compone esencialmente de una parte móvil, adaptada para
transmitir pares de fuerza con un movimiento hacia la derecha o
hacia la izquierda independientemente de que se produzca una fase de
apertura o de cierre, y un freno fluido-dinámico que
se compone de una o bien una pluralidad de etapas de fricción
viscosas, cada una compuesta de un estator y un rotor.
Una de estas variaciones preferidas (no
mostradas) prevé que el dispositivo 1 de la invención esté equipado
adicionalmente con un multiplicador de velocidad (por ejemplo, del
tipo epicíclico) colocado en la entrada del rotor 5 y adaptado para
incrementar la velocidad del rotor 5 con el fin de obtener un par de
frenado mayor o un grado de viscosidad más bajo del aceite (útil
para acelerar el proceso de fabricación del dispositivo 1). Una
disposición de este tipo ayuda además a aumentar el efecto del par
de frenado cuando aumenta la velocidad de rotación, puesto que la
velocidad del rotor es mayor que la velocidad del estator en una
cantidad que es igual a la razón de reducción. En el caso particular
de un engranaje de reducción epicíclico, igualmente, se realiza una
inversión de la dirección de rotación del rotor, de forma que la
velocidad relativa rotor-estator sea igual a
\Delta \omega
= \omega r + \omega
s\text{*}R
donde \Delta\omega es la
velocidad angular rotor-estator, \omegar es la
velocidad angular del rotor y \omegas es la velocidad angular del
estator. Se deduce por consiguiente que esta disposición es
particularmente interesante si hay que obtener altos pares de
frenado en una espacio pequeño. Aunque la descripción que precede se
haya basado en un dispositivo de frenado 1 del tipo
fluido-dinámico, un rasgo importante de la presente
invención es usar cualquier tipo de freno que tenga un par de la
frenado que sea intrínsecamente dependiente de velocidad \omega
inversa, con el fin de evitar que sea necesario intervenir
manualmente para completar la apertura de la pantalla. En efecto,
además del dispositivo anteriormente descrito, es posible idear un
dispositivo equivalente (no mostrado) que se base en un freno de
corrientes parásitas. En su disposición más simple, se compone de un
estator fabricado en material conductor, o respectivamente un
material magnético, y un rotor fabricado en un material magnético
posiblemente electromagnético con el fin de ser activado
externamente o respectivamente un material conductor. De acuerdo con
esta variación, moviendo entre sí las dos partes, se consigue que la
variación de flujo de las líneas magnéticas que cortan el material
conductor induzca en el mismo algunas corrientes parásitas
(corrientes de Foucault) que a su vez crean un campo magnético con
una dirección tal que se opone a las causas que lo generaron (ley
Lenz) o su movimiento, ejecutando de este modo la acción de frenado
deseada. Aunque tiene un coste superior, esta disposición permite
obtener dispositivos que pueden operar a las temperaturas más bajas,
lo que no siempre es posible con aceites. Adicionalmente, la
posibilidad, en caso de usar un electroimán, de activar el freno
desde el exterior permite evitar la inserción del dispositivo
monodireccional con el fin de reducir la capacidad de frenado de
cierre.
Serán también posibles otras variaciones de la
invención, que pueden aplicarse, por ejemplo, al dispositivo
monodireccional (o rueda libre), estando adaptadas todas estas
variaciones para desconectar el par de frenado cuando se invierte la
dirección de rotación de la cortina, con el fin de evitar tener una
fuerza de frenado durante la etapa de cierre.
Como variaciones (no limitativas) de la rueda
libre a usar, todas ellas capaces de ser fabricadas en materiales
plásticas (puesto que en las cortinas mosquiteras o similares están
presenten pares de frenado pequeños) se puede mencionar como ejemplo
dos tipos. El primero es un tipo de mecanismo de trinquete (como se
muestra en la figura 9), en el que el estator 3' está contenido
dentro del rotor 5' y está equipado con por lo menos una lengüeta de
atrapamiento elástica 20 adaptada para cooperar con dientes de
sierra correspondientes 22 con los que está equipada la
circunferencia interna del rotor 5' con el fin de realizar una
acción de frenado a lo largo de una dirección y una acción de
deslizamiento a lo largo de una dirección opuesta. Con esta
realización se evita usar lubricantes con sus problemas de
estanqueidad relacionados.
Otra variación, que es de funcionamiento menos
ruidoso que la anterior, es el tipo con freno de muelle helicoidal
(no mostrado): en este caso, se explota el hecho de que un muelle
helicoidal arrollado alrededor de una clavija (o empujado dentro de
un agujero), cuando es obligado a girar a lo largo de la misma
dirección de arrollamiento por un par externo, afloja su agarre y
deja deslizarse a la clavija, mientras que cuando se empuja a lo
largo de la dirección opuesta, es apretado de forma cada vez más
estricta, bloqueando la clavija propiamente dicha. En este caso,
puede invertirse fácilmente la dirección de rueda libre,
reemplazando un muelle de giro a la derecha por un muelle de giro
la izquierda y viceversa. El muelle puede funcionar también como
junta articulada entre el freno y la parte fija.
Las realizaciones mostradas anteriormente
presentan por consiguiente un dispositivo de frenado que es
fabricado enteramente en material plástico mediante moldeo por
inyección (homopolímero acetálico): esto permite obtener grandes
ahorros de fabricación en grandes volúmenes. Igualmente, al no estar
equipado con partes metálicas, permite que las partes sometidas a
desgaste tengan una repetibilidad de trabajo superior y reducción de
rugosidad, todo ello como ventaja de fiabilidad. La presencia de un
miembro monodireccional permite entonces, en la aplicación
particular para cortinas mosquiteras y similares, mejorar
considerablemente el esfuerzo necesario para actuar la pantalla en
la que hay que aplicarlo.
Claims (11)
1. Dispositivo de frenado viscoso (1) equipado
con un mecanismo monodireccional para miembros de arrollamiento,
particularmente para cortinas mosquiteras, comprendiendo dicho
dispositivo (1):
- -
- al menos un estator (3, 3') que contiene fluido viscoso;
- -
- al menos un rotor con alas (5, 5');
- -
- medios de control de frenado excéntricos (7) conectados a dicho rotor con alas (5, 5'); y
- -
- medios de frenado excéntricos (9) operativamente acoplados con dichos medios de control de frenado excéntricos (7) con el fin de permitir un frenado viscoso de los miembros de arrollamiento a lo largo de una primera dirección de rotación de dicho rotor (5, 5') y permitir un deslizamiento libre de los miembros de arrollamiento a lo largo de una segunda dirección de rotación de dicho rotor (5, 5') opuesta a dicha primera dirección de rotación,
caracterizado porque dichos
medios de control de frenado (7) son de un tipo de mecanismo de
trinquete, estando equipado dicho estator (3, 3') con por lo menos
una lengüeta de atrapamiento elástica (20) adaptada para cooperar
con dientes correspondientes (22) con los que está equipada una
circunferencia interna de dicho rotor (5, 5') con el fin de realizar
una acción de frenado a lo largo de una dirección y una acción de
deslizamiento a lo largo de una dirección
opuesta.
2. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende también al
menos un tambor (10) adaptado para acoplase con un sistema externo
(11) para retener dicho dispositivo (1).
3. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque comprende además
medios de retención (12) de dicho fluido viscoso, insertándose
operativamente dichos medios de retención (12) por un lado entre
dicho rotor (5, 5') y dicho estator (3, 3') y por otro lado entre
dicho rotor (5, 5') y dicho tambor (10) para impedir que dicho
fluido viscoso se salga de dicho dispositivo (1).
4. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios de
retención (12) se componen de por lo menos de una junta (14), en
particular un anillo del tipo tórico o una junta de labio, estando
colocada dicha junta (14) en una interfaz entre el estator (3, 3') y
el rotor (5, 5').
5. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado porque dichos medios de
retención (12) se componen de dos juntas (14, 16), en particular
anillos del tipo tórico o juntas de labio, una (14) colocada en una
interfaz entre el estator (3, 3') y el rotor (5, 5') y otra (16)
colocada en una interfaz entre el rotor (5, 5') y el tambor
(10).
6. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho estator (3, 3')
y/o rotor (5, 5') está(n) equipado(s) con al menos un
miembro de apriete (18) adaptado para ponerse en contacto con un
rodillo (2), soportando dicho rodillo (3) el citado miembro de
arrollamiento, estando adaptado dicho miembro de apriete (18) para
conectar operativamente dicho rodillo (2) a dicho dispositivo
(1).
(1).
7. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado porque dichos medios de
frenado excéntricos (9) se componen de por lo menos dos mandíbulas
(9, 9') compuestas de dos semicilindros con espesor de pared
variable, estando adaptadas dichas mandíbulas (9', 9'') para llenar
el espacio comprendido entre dichos medios de control de frenado
excéntricos (7) y dicho tambor (10).
8. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho fluido viscoso
es aceite de alta viscosidad.
9. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque dicho fluido viscoso
es grasa.
10. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque está equipado también
con un multiplicador de velocidad colocado en una entrada de dicho
rotor (5), estando adaptado dicho multiplicador de velocidad para
incrementar la velocidad de dicho rotor (5) con el fin de obtener un
mayor par de frenado o un menor grado de viscosidad.
11. Dispositivo (1) de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque dicho multiplicador
de velocidad es del tipo epiciclíco.
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