ES2624801T3

ES2624801T3 - Dispositivo de acoplamiento giratorio con estructura de compensación de desgaste

Info

Publication number: ES2624801T3
Application number: ES09747974.5T
Authority: ES
Inventors: James A. Pardee; Pankaj C. Modi; Charles F. Magers; George P. Gill
Original assignee: Warner Electric Technology LLC
Current assignee: Warner Electric Technology LLC
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2017-07-17
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: EP2347144A2; JP5422662B2; WO2010056533A3; US20120175214A1; KR20110083699A; EP2347144B1; US8393451B2; US20100116616A1; JP2012508355A; US8123012B2; KR101655417B1; MX2011004728A; WO2010056533A2

Abstract

Un dispositivo (20) de acoplamiento giratorio, que comprende: un rotor (26) acoplado a un eje (22) de entrada para la rotación con el mismo, dicho eje (22) de entrada dispuesto alrededor de un eje (44) de giro y dicho rotor (26) que define una primera superficie (112) de acoplamiento de embrague; una carcasa (32) de campo dispuesta alrededor de dicho eje (22) de entrada y fijada contra el giro; un conductor (90) eléctrico dispuesto dentro de dicha carcasa (32) de campo en un primer lado de dicho rotor (26); un plato (38) de freno separado axialmente de y acoplado a dicha carcasa (32) de campo, dicho plato (38) de freno que define una primera superficie (118) de acoplamiento de freno; una armadura (36) dispuesta axialmente entre dicho rotor (26) y dicho plato (38) de freno en un segundo lado de dicho rotor (26) opuesto a dicho conductor (90), dicha armadura (38) acoplada a un miembro (24) de salida y que define una segunda superficie (114) de acoplamiento de embrague y una segunda superficie (116) de acoplamiento de freno; un imán (40) permanente acoplado a uno de, dicho plato (38) de freno y dicha armadura (36), dicho imán (40) que empuja a dicha armadura (36) al acoplamiento con dicho plato (38) de freno; y caracterizado porque un calzo (42) retirable es dispuesto axialmente entre dicho plato (38) de freno y dicha carcasa (32) de campo, al menos una porción de dicho caso (42) que tiene una primera dimensión axial configurada para aproximarse a una disminución anticipada en la dimensión axial en al menos uno de, dicho rotor (26), dicha armadura (36) y dicho plato (38) de freno resultante del desgaste durante el acoplamiento de dicha primera y segunda superficies (112, 114) de acoplamiento de embrague y el acoplamiento de dicha primera y segunda superficies (118, 116) de acoplamiento de freno.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de acoplamiento giratorio con estructura de compensacion de desgaste Antecedentes de la invencion

1. campo de la invencion

Esta invencion se refiere a dispositivos de acoplamiento giratorios tal como frenos y embragues y, en particular, a un dispositivo de acoplamiento giratorio que tiene una estructura para compensar el desgaste en la superficie de frenado del dispositivo.

2. Discusion del estado de la tecnica relacionado.

Los dispositivos de acoplamiento giratorio tales como embragues y frenos son utilizados para controlar la transferencia de un par de rotacion entre ambos cuerpos giratorios. Un tipo de dispositivo convencional es ilustrado en las Patentes US Nos. 5,119,918, 5,285,882 y 5,971,121 y en la publicacion de Solicitud de Patente US No. 2006/0278480. Este dispositivo incluye un rotor que esta acoplado a un eje de entrada para el giro con el eje de entrada con respecto a un eje giratorio. Una carcasa de campo esta tambien dispuesta alrededor del eje de entrada en un lado del rotor y esta fijada contra el giro. La carcasa de campo define polos interiores y exteriores que se extienden axialmente, separados radialmente, entre los cuales se dispone un conductor electrico, dirigido hacia el rotor. Un plato de freno esta acoplado a la carcasa de campo y separado axialmente de la carcasa de campo. El plato de freno esta dispuesto en un lado del rotor opuesto al conductor. Una armadura acoplada a un miembro de salida esta dispuesta en el mismo lado del rotor as! como el plato de freno y esta dispuesta axialmente entre el rotor y el plato de freno. La armadura esta acoplada a un miembro de salida mediante una pluralidad de muelles de ballesta. Cuando se energiza el conductor se produce un circuito magnetico en la carcasa de campo, el rotor y la armadura lo que conduce a la armadura al acoplamiento con el rotor y acopla el eje de entrada y el miembro de salida juntos para el giro. Tras la desenergizacion del conductor, los muelles de ballesta conducen a la armadura al desacoplamiento con el rotor y al acoplamiento con el plato de freno para frenar la armadura y el miembro de salida. Imanes permanentes acoplados al plato de freno son tambien utilizados para crear otro circuito magnetico entre el plato de freno, la carcasa de campo y la armadura para ayudar a los muelles de ballesta en el frenado de la armadura y del miembro de salida.

El acoplamiento repetido de la armadura con el rotor durante el acoplamiento del embrague y con el plato de freno durante el frenado provoca el desgaste de la superficie de acoplamiento de la armadura, el rotor, y el plato de freno. Con el tiempo, este desgaste aumenta el espacio de aire que existe entre la armadura y el rotor cuando la armadura es acoplada con el plato de freno. El espacio de aire que aumenta requiere una corriente aumentada para llevar a la armadura al acoplamiento con el rotor y para acoplar el embrague. La demanda actual finalmente excede los llmites de servicio del dispositivo por lo tanto reduciendo la vida util del dispositivo.

En el presente documento el inventor ha reconocido la necesidad para un dispositivo de acoplamiento giratorio que minimizara y/o eliminara una o mas de las deficiencias identificadas anteriormente.

Resumen de la invencion

La presente invencion proporciona un dispositivo de acoplamiento giratorio.

Un dispositivo de acoplamiento giratorio de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion incluye un rotor acoplado a un eje de entrada para el giro con el mismo. El eje de entrada esta dispuesto alrededor de un eje de giro y el rotor define una primera superficie de acoplamiento de embrague. Una carcasa de campo esta dispuesta alrededor del eje de entrada y fijada contra el giro. Un conductor electrico esta dispuesto dentro de la carcasa de campo en un primer lado del rotor. Un plato de freno esta separado axialmente de y acoplado a la carcasa de campo. El plato de freno define una primera superficie de acoplamiento de freno. Una armadura esta dispuesta axialmente entre el rotor y el plato de freno y un segundo lado del rotor opuesto al conductor. La armadura esta acoplada a un miembro de salida y define una segunda superficie de acoplamiento de embrague y una segunda superficie de acoplamiento de freno. Un iman permanente esta acoplado a uno de, el plato de freno y la armadura, el iman que empuja a la armadura al acoplamiento con el plato de freno. Un calzo retirable esta dispuesto axialmente entre el plato de freno y la carcasa de campo y al menos una porcion del calzo tiene una dimension axial configurada para aproximar desde a una disminucion anticipada en la dimension axial en al menos uno de, el rotor, la armadura y el plato de freno, provocando un desgaste durante el acoplamiento de la primera y segunda superficie de acoplamiento de embrague y el acoplamiento de la primera y segunda superficies de acoplamiento de freno.

Un dispositivo de acoplamiento giratorio de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion incluye un rotor acoplado a un eje de entrada para la rotacion con el mismo. El eje de entrada esta dispuesto alrededor de un eje de giro y el rotor define una primera superficie de acoplamiento de embrague. Una carcasa de campo esta dispuesta

alrededor del eje de entrada y fijada contra el giro. Un conductor electrico esta dispuesto dentro de la carcasa de campo en un primer lado del rotor. Un plato de freno esta separado axialmente de y acoplado a la carcasa de campo. El plato de freno define una primera superficie de acoplamiento de freno. Una armadura esta dispuesta axialmente entre el rotor y el plato de freno en un segundo lado del rotor opuesto al conductor. La armadura esta acoplada a un 5 miembro de salida y define una segunda superficie de acoplamiento de embrague y una segunda superficie de acoplamiento de freno. Un iman permanente esta acoplado a uno de, el plato de freno y la armadura, el iman que empuja la armadura al acoplamiento con el plato de freno. Un separador ajustable esta dispuesto entre el plato de freno y la carcasa de campo. El ajuste del separador permite el movimiento del plato de freno hacia la carcasa de campo para compensar el desgaste de al menos una de, la primera superficie de acoplamiento de embrague, la 10 segunda superficie de acoplamiento de embrague, la primera superficie de acoplamiento de freno y la segunda superficie de acoplamiento de freno. El separador ajustable puede comprender, por ejemplo, un miembro compresible, un miembro deformable, o un casquillo roscado.

Un dispositivo de acoplamiento giratorio de acuerdo con la presente invention representa una mejora con respecto a dispositivos convencionales. El calzo retirable o el separador ajustable permiten que el plato de freno se mueva 15 axialmente con respecto a la armadura para compensar el desgaste sobre la superficie de acoplamiento del rotor, la armadura, y el plato de freno. Como resultado, se puede mantener un espacio de aire relativamente consistente y un circuito magnetico entre la armadura y rotor de manera que la corriente requerida para acoplar el embrague no se incremente mas alla de los llmites del sistema y se extienda la vida de servicio del dispositivo.

Estas y otras ventajas de esta invencion seran evidentes para el experto en la materia a partir de la siguiente 20 description detallada y de los dibujos que acompanan que ilustran caracterlsticas de la invencion a modo de ejemplo.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 es una vista en section transversal parcial de un dispositivo de acoplamiento giratorio, de acuerdo con un modo de realization de la presente invencion.

La figura 2 es una vista en planta de un calzo retirable utilizado en el dispositivo de acoplamiento giratorio de la figura 25 1.

La figura 3 es una vista en seccion transversal parcial del dispositivo de acoplamiento giratorio, de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion.

La figura 4 es una vista en seccion trasversal parcial de un dispositivo de acoplamiento giratorio, de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion.

30 La figura 5 es una vista en seccion transversal parcial de un dispositivo de acoplamiento giratorio, de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion.

Las figuras 6-7 son vistas en planta de una portion del dispositivo de acoplamiento mostrado en la figura 5.

La figura 8 es una vista en seccion trasversal parcial de un dispositivo de acoplamiento giratorio, de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion.

35 Las figuras 9-10 son vistas en planta de una porcion del dispositivo de acoplamiento mostrado en la figura 8. Descripcion detallada de los modos de realizacion de la invencion

Con referencia ahora a los dibujos en los que referencias numericas similares son utilizadas para identificar componentes identicos en las diferentes vistas, la figura 1 ilustra un dispositivo 20 de acoplamiento giratorio de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion. El dispositivo 20 funciona como un embrague para transferir de 40 forma selectiva el par de giro desde un eje 22 de entrada a un miembro 24 de salida. El dispositivo 20 tambien funciona como un freno en un miembro 24 de salida cuando el par de giro esta siendo transferido al miembro 24 de salida. El dispositivo 20 puede ser proporcionado para su uso en un tractor cortacesped o un dispositivo similar. Se entendera por los expertos en la materia, sin embargo, que el dispositivo 20 puede ser utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que requieran un embrague o un freno. El dispositivo 20 puede incluir un rotor 26, una chaveta 28, un 45 separador 30, una carcasa 32 de campo, un conjunto 34 de conduction electrica, una armadura 36, un plato 38 de freno, uno o mas imanes 40 permanentes y un calzo 42 retirable.

El eje 22 de entrada proporciona una fuente de par de giro para accionar el miembro 24 de salida. El eje 22 puede estar hecho de metales convencionales y aleaciones de metal y puede ser solido o tubular. El eje 22 esta centrado con respecto a un eje 44 de giro y esta accionado mediante un motor, un motor electrico u otras fuentes de potencia 50 convencionales. En el modo de realizacion ilustrado, el eje 22 de entrada es insertado en el dispositivo 20 en un lado

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del dispositivo 20 opuesto al miembro 24 de salida. Deberla comprenderse que, sin embargo, la orientacion del eje 22 de entrada y del separador 30 podrla invertirse de tal manera que el eje 22 de entrada es insertado en el dispositivo 20 en el mismo lado que el miembro 24 de salida. El eje 22 define una ranura 46 de chaveta configurada para recibir una chaveta 28.

El miembro 24 de salida transfiere el par de giro a un dispositivo accionado tal como una cuchilla de un cortacesped. El miembro 24 puede comprender una polea convencional alrededor de la cual se enrolla y acopla una correa transmisora del par de giro al dispositivo accionado.

El rotor 26 esta previsto para un acoplamiento selectivo con la armadura 36 para transmitir el par de giro entre el eje 22 de entrada y el miembro 24 de salida. El rotor 26 esta dispuesto alrededor del eje 44 y esta acoplado al eje 22 de entrada para el giro con el mismo. El rotor 26 puede estar hecho de metales convencionales y de aleaciones de metal e incluye un buje 48 y un disco 50 rotor.

El buje 48 es tubular y define un orificio central dentro del cual se extiende el eje 22 de entrada. El buje 48 define una ranura 52 de chaveta que se extiende axialmente conformada complementaria a y configurada para recibir, la chaveta 28. La ranura 52 de chaveta es opuesta a la ranura 46 de chaveta del eje 22 tras el montaje del dispositivo 20 en el eje 22. En cualquier extremo axial, el buje 48 hace contacto contra y soporta cojinetes 54 ,56. En su diametro exterior radialmente, el buje 48 define un polo 58 de rotor interior que se extiende axialmente. El buje 48 ademas define un hueco 60 que se extiende axialmente, radialmente hacia dentro del polo 58 para un proposito descrito a continuacion.

El disco 50 se extiende radialmente hacia fuera desde el buje 48. El disco 50 esta acoplado al buje 48 a traves, por ejemplo, de una relacion de encaje por presion que incluye una pluralidad de lenguetas y hendiduras. Tal y como es conocido en el estado de la tecnica el disco 50 puede incluir una pluralidad de filas separadas radialmente de ranuras 62 en forma de banana separadas angularmente. Despues de la energizacion del conjunto 34 de conduccion, la ranura 62 provocan un flujo magnetico para moverse hacia delante y hacia atras entre el disco 50 y la armadura 36 a traves del espacio de aire permitiendo un acoplamiento de alto par de giro entre el rotor 26 y la armadura 36. En el modo de realizacion ilustrado, el disco 50 incluye tres filas de ranuras 62. Se deberla entender que, sin embargo, el numero de filas de ranuras 62, el numero de ranuras 62 en cualquiera de las filas, y el tamano y forma de las ranuras puede variar. En su diametro exterior, el disco 50 define un polo 64 de rotor exterior que se extiende axialmente. El polo 64 esta alineado radialmente con el polo 58 y el separador radialmente hacia fuera del polo 58.

La chaveta 28 esta prevista para acoplar, mediante giro, el eje 22 con el rotor 26. La chaveta 28 puede estar hecha de metales convencionales y aleaciones de metal. La chaveta 28 esta configurada para ser recibida dentro de ranuras 46, 52 de chaveta, opuestas del eje 22 y del buje 48 de rotor, respectivamente. La chaveta 28 puede ser generalmente cuadrada o rectangular en seccion trasversal. La chaveta 28 y la ranura 52 de chaveta pueden estar conformadas de forma complementaria una con respecto a la otra, de tal manera que se limita el movimiento hacia dentro radialmente de la chaveta 28 con respecto al rotor 26 despues de la instalacion de la chaveta 28 en la ranura 52 de chaveta. Por ejemplo, la chaveta 28 puede asumir una forma sustancialmente de chaveta angular en seccion trasversal radial y estrecharse cuando se mueve radialmente hacia dentro desde su borde mas exterior radialmente. La chaveta 28 tambien puede estar conformada complementaria al separador 30. La chaveta 28 puede tener un borde 66 achaflanado o biselado en ambos extremos para permitir un montaje mas facil.

El separador 30 esta previsto para soportar el miembro 24 de salida en relacion montada con los otros componentes del dispositivo 20 y puede estar hecho de materiales convencionales incluyendo metales en polvo. El separador 30 esta dispuesto alrededor del eje 44 y es generalmente cillndrico en su forma. El separador 30 esta configurado para recibir una sujecion (no mostrada) que se extiende a traves del separador 30 y dentro del eje 22 de entrada. El separador 30 puede definir un cabezal 68 en un extremo axial que tiene una pluralidad de planos 70 que permiten al eje 22 de entrada ser fijado mientras que se aplica un par de giro a la sujecion. El separador 30 puede ademas definir un cuerpo 72 que se extiende axialmente desde el cabezal 68. El cuerpo 72 tiene una superficie 74 exterior generalmente cillndrica sobre la cual se puede soportar un cojinete 56 entre re bordes opuestos sobre el buje 48 de rotor y el separador 30. El separador 30 puede estar conformado de una forma complementaria con respecto a la chaveta 28 para limitar el movimiento radial y axial de la chaveta 28 con respecto al separador 30. El espacio 30 puede definir un rebaje 76 que se extiende axialmente cerrado en un extremo axial y configurado para recibir un extremo de la chaveta 28. Tras el montaje del dispositivo 20, se limita el movimiento radialmente hacia adentro y hacia afuera de la chaveta 28 con respecto al separador 30 y tambien se limita el movimiento axial de la chaveta 28 con respecto al separador 30 en una direction axial (a la derecha en la figura 1). Deberla comprenderse que la chaveta 28 y el separador 30 pueden estar conformados en un gran numero de formas dado que la chaveta 28 y el separador 30 estan conformados de una forma complementaria para limitar el movimiento radial y/o axial de la chaveta 28 con respecto al separador 30.

La carcasa 32 de campo esta prevista para albergar el conjunto 34 de conduccion. La carcasa 32 tambien forma parte de un circuito magnetico que provoca el acoplamiento selectivo del rotor 26 y de la armadura 36. La carcasa 32 de campo puede estar hecha de metales convencionales y aleaciones de metal, incluyendo a cero. La carcasa 32 es cillndrica y esta dispuesta alrededor del eje 44 y esta soportada en una pista exterior del cojinete 54. La carcasa 32

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esta fijada contra el giro a traves, por ejemplo, de una sujecion (no mostrada) que se extiende a traves de una ranura (no mostrada) en la carcasa 32. La carcasa 32 tiene forma en general de U en seccion trasversal e incluye miembros anulares 78, 80 radialmente interior y radialmente exterior.

El miembro 78 interior es soportado en una pista exterior del cojinete 54. El miembro 78 tiene forma, en general, de L en seccion transversal y define un pilo 82 interior que se extiende axialmente. El polo 82 se extiende dentro del rebajo 60 del buje 48 del rotor 26 y por lo tanto esta dispuesto radicalmente hacia dentro del polo 58 de rotor interior. Tal y como se describe mas completamente en la solicitud de patente copendiente comunmente asignada US No. 11/150,671, cuya divulgacion completa se incorpora en el presente documento por referencia, la posicion relativa de los polos 58, 82 es ventajosa por varias razones. En primer lugar, la eficiencia magnetica del circuito magnetico que comprende al rotor 26, la carcasa 32 de campo y la armadura 36 se mejora reduciendo el numero de espacios de aire para al menos alguno de los flujos magnetico en el circuito. En segundo lugar, el espacio anular en cual se dispone el conjunto 34 de conduccion se hace mas grande, permitiendo una insercion y una sujecion mas facil del conjunto 34 dentro de la carcasa 32 de campo.

El miembro 80 exterior esta acoplado a y soportado en el miembro 78 interior. El miembro 80 exterior define una pareja 84 extrema, un polo 86 exterior que se extiende axialmente, y un borde 88. La pared 84 extrema se extiende radialmente hacia fuera desde el miembro 78. El polo 86 es integral con, y se extiende axialmente desde, la pared 84 extrema. El polo 86 esta dispuesto radialmente hacia fuera del polo 64 del rotor 26. El borde 88 es integral con, y se extiende radialmente hacia fuera desde, el polo 86 y en un extremo del polo 86 opuesto a la pared 84 extrema. El borde 88 se extiende a lo largo de al menos una porcion de la circunferencia del polo 86.

El montaje 34 de conduccion esta previsto para crear un circuito magnetico entre el rotor 26, la carcasa 32 de campo y la armadura 36 para provocar el movimiento de la armadura 36 en acoplamiento con el rotor 26 y la trasmision del par de giro desde el eje 22 de entrada al miembro 24 de salida. El conjunto 34 de conduccion es generalmente anular y esta dispuesto alrededor del eje 44 dentro de la carcasa 32 de campo. En particular, el conjunto 34 esta dispuesto entre los polos 82, 86 interior y exterior de la carcasa 32. El conjunto 34 incluye un conductor 90 y una carcasa 92.

El conductor 90 puede comprender una bobina de cobre convencional aunque se pueden utilizar otros conductores conocidos de forma alternativa. El conductor 90 puede estar conectado electricamente a una fuente de alimentacion (no mostrada) tal como una baterla. Tras la energizacion del conductor 90, se forma un circuito magnetico entre el rotor 26, la carcasa 32 de campo, y la armadura 36. El flujo magnetico fluye desde el polo 86 exterior de la carcasa 32 a traves de un espacio de aire al polo 64 exterior del rotor 26. El flujo entonces se desplaza hacia atras y hacia delante entre el disco 50 y la armadura 36 a traves del espacio de aire entre ellos. El flujo entonces fluye desde el disco 50 del rotor 26 al buje 48 del rotor 26. Finalmente, el flujo fluye desde el buje 48 de retorno hacia los miembros 78, 80 de la carcasa 32 de campo a lo largo de varios recorridos. En particular, una porcion del flujo fluye directamente desde el polo 58 de rotor interior al miembro 80. Otra porcion del flujo fluye desde el buje 48 a traves del polo 82 interior del miembro 78 antes de fluir al miembro 80. Aun otra porcion del flujo puede fluir desde el buje 48 a un buje 94 de soporte radialmente hacia dentro del cojinete 54 y despues al miembro 78 y al miembro 80 permitiendo que una porcion del flujo evite el area de alta densidad del polo 58 de rotor interior y el polo 82 de la carcasa de campo interior y ademas mejore la eficiencia magnetica del circuito.

La carcasa 92 esta prevista para albergar al conductor 90 y tambien se utiliza para montar el conductor 90 dentro de la carcasa 32 de campo. La carcasa 92 puede ser moldeada a partir de plasticos convencionales. La carcasa 92 puede incluir un conector 96 de terminal integral a traves del cual el conductor 90 puede estar conectado electricamente a una fuente de alimentacion. La carcasa 92 tambien puede definir una o mas lenguetas (no mostradas) dimensionadas para ser recibidas dentro de huecos en la pared 84 extrema de la carcasa 32 de campo para evitar la rotacion del conjunto 34 de conduccion. La carcasa 92 puede incluir un reborde que se extiende radialmente hacia fuera (no mostrado) dispuesto proximo al polo 86 exterior de la carcasa 32 de campo y fijado a la carcasa 32 en una pluralidad de puntos tal y como se describe en la solicitud de patente pendiente comunmente asignada US No. 11/150,670, cuya divulgacion completa se incorpora en el presente documento por referencia.

La armadura 36 esta prevista para transmitir un par de giro de frenado al miembro 24 de salida y para permitir de forma selectiva un par de giro de accionamiento desde el rotor 26 al miembro 24 de salida. La armadura 36 puede estar hecha de una variedad de metales convencionales y aleaciones de metales incluyendo a cero. La armadura 36 es anular en su constitucion y se dispone alrededor del eje 44. La armadura 36 esta separada axialmente del rotor 26 mediante un espacio de aire. Como el disco 50 rotor, la armadura 36 incluye una pluralidad de filas separadas radialmente de ranuras 98 separadas angularmente para facilitar el desplazamiento del flujo magnetico hacia atras y hacia delante entre el rotor 26 y la armadura 36 tras la energizacion del conjunto 34 de conduccion. En el modo de realizacion ilustrado, la armadura 36 incluye dos filas de ranuras 98. Deberla entenderse que el numero de filas de ranuras 98 sobre la armadura 36, el numero de ranuras 98 en cualquier fila, y el tamano y forma de las ranuras 98 puede variar. La armadura 36 esta acoplada al miembro 24 de salida. En particular, la armadura 36 puede estar acoplada al miembro 24 de salida mediante una pluralidad de muelles 100 de ballesta. Los muelles 100 transmiten el par de giro de accionamiento y de frenado desde la armadura 36 al miembro 24 de salida y permiten el movimiento axial de la armadura 36 con respecto al miembro 24 hacia y lejos del disco 50 rotor. Los muelles 100 pueden estar

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El plato 38 de freno proporciona una superficie de frenado para el acoplamiento mediante la armadura 36 al miembro 24 de salida del freno. El plato 38 ademas forma parte de un circuito magnetico con la armadura 36 y los imanes 40 y puede proporcionar medios para albergar el iman 40. El plato 38 de freno puede estar hecho de materiales convencionales que tengan una reluctancia magnetica relativamente baja incluyendo metales convencionales y aleaciones de metal tal como acero. El plato 38 de freno se extiende alrededor de al menos una porcion de la circunferencia del dispositivo 20, y de forma preferible solo de una porcion de la circunferencia del dispositivo 20, y esta acoplado a la carcasa 32 de campo. En particular, el plato 38 de freno esta acoplado al borde 88 de la carcasa 32 de campo y suspendido de la misma utilizando una o mas sujeciones 104. Las sujeciones 104 pueden estar hechas de un material o materiales que tengan una reluctancia magnetica relativamente alta (incluyendo materiales no magneticos) para reducir o eliminar la trasferencia de flujo entre el plato 38 de freno y la carcasa 32 de campo y por lo tanto facilitar el acoplamiento de embrague cuando se energiza el conjunto 34 de conduccion. A traves de esta solicitud, el termino “reluctancia magnetica relativamente alta” significara una reluctancia magnetica que es mayor que la reluctancia magnetica de la armadura 36 de tal manera que la transferencia de flujo es mas posible que suceda entre el plato 38 de freno y la armadura 36 que entre el plato 38 de freno y la sujecion 104. El plato 38 de freno puede estar separado axialmente del borde de 88 de la carcasa 32 de campo utilizando uno o mas separadores 106. Los separadores 106 pueden incluir orificios 108 a traves de los cuales se extienden las sujeciones 104. Los separadores 106 pueden del mismo modo estar hechos de un material o materiales que tengan una reluctancia magnetica relativamente alta (incluyendo materiales no magneticos) para reducir o eliminar la transferencia de flujo entre el plato 38 de freno y la carcasa 32 de campo.

Los imanes 40 estan previstos para crear un circuito magnetico entre el plato 38 de freno y la armadura 36 para conducir a la armadura 36 al acoplamiento con el plato 38 de freno y proporcionar un par de giro de frenado al miembro 24 de salida. Los imanes 40 pueden comprender imanes de neodimio hierro boro (Nd-Fe-B) u otros imanes permanentes conocidos. Los imanes 40, de forma preferible, estan dispuestos alrededor solo de una porcion de la circunferencia del dispositivo 20. Los imanes 40 estan alineados axialmente con una porcion de la armadura 36, por tanto reduciendo el numero de espacios de aire en el circuito magnetico con respecto a los dispositivos de acoplamiento convencionales y aumentando la eficiencia magnetica, tal y como se describe en un mayor detalle en la solicitud de patente pendiente comunmente asignada US No. 11/150,027, cuya divulgacion completa es incorporada en el presente documento por referencia. Los imanes 40 pueden estar orientados de tal manera que el flujo magnetico se desplaza fuera de los imanes 40 en una direccion axial, radial, o arqueada (circunferencial). Los imanes 40 pueden ser recibidos dentro de bolsillos 110 formados en el plato 38 de freno. De forma alternativa, los imanes 40 pueden en su lugar ser recibidos dentro de un bolsillo formado en la armadura 36 y alineados axialmente con el plato 38 de freno. Los imanes 40 pueden estar dispuestos de tal manera que una cara de cada iman 40 esta nivelada con una cara (y la superficie de frenado) del plato 38 de freno (o armadura 36). Situando los imanes 40 de tal manera que una cara este nivelada con la superficie de frenado del plato 38 de freno (o de la armadura 36), los imanes 40 se anaden a la superficie de desgaste del plato 38 de freno (o de la armadura 36) incrementando su resistencia al desgaste y la superficie de frenado.

El calzo 42 se proporciona para permitir un ajuste de la posicion del plato 38 de freno para compensar el desgaste en las superficies 112, 114 de acoplamiento de embrague del rotor 26 y de la armadura 36, respectivamente y en las superficies 116, 118 de acoplamiento de freno de la armadura 36 y del freno 38, respectivamente. El calzo 42 puede estar formado a partir de una variedad de materiales que incluyen metales convencionales y aleaciones de metal. El calzo 42 esta dispuesto axialmente entre la carcasa 32 de campo y el plato 38 de freno con el separador 106. En el modo de realizacion ilustrado, el calzo 42 esta dispuesto axialmente entre la carcasa 32 de campo y el separador 106 y esta mas cercano a la carcasa 32 de campo que al plato 38 de freno, pero deberla entenderse que las posiciones del calzo 42, y del separador 106 podrlan ser inversas. El calzo 42 puede estar en contacto con el plato 38 de freno.

Con referencia la figura 2, el calzo 42 tiene bordes 120, 122 radialmente interiores y exteriores. El calzo 42 define un par de ranuras 124 formadas en el borde 120 interior que estan configuradas para recibir sujeciones 104. La ranura 124 tienen una forma que es complementaria a la forma de las sujeciones 104. En el modo de realizacion ilustrado, cada ranura 124 tiene en una forma sustancialmente en U y configurada para recibir una sujecion circular. La profundidad d1 de cada ranura 124 puede ser mayor que el diametro de una sujecion 104 correspondiente de tal manera que una porcion del calzo 42 (tal como cualquiera de las patas 126, 127'' 128) esta dispuesta mas radialmente hacia dentro que la sujecion 104 (mostrado mejor en la figura 1).

Con referencia de nuevo a la figura 1, al menos una porcion del calzo 42 (es decir, la porcion entre la carcasa 32 de campo y el separador 106) tiene una dimension d2 axial que esta configurada para aproximarse a una disminucion anticipada en la dimension axial de uno o mas de, el rotor 26, la armadura 36 y el plato 38 de freno resultante del desgaste durante el acoplamiento de las superficies 112, 114 de acoplamiento de embrague y las superficies 116, 118 de acoplamiento de freno. Por ejemplo, la dimension d2 puede ser elegida para aproximarse a una disminucion en la dimension d3 axial en la armadura 36 y el plato 38 de freno resultante del desgaste durante el acoplamiento de la armadura 36 y del plato 38 de freno. Durante el funcionamiento del dispositivo 20, las superficies 112, 114 el

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acoplamiento de embrague y las superficies 116, 118 de acoplamiento de freno empiezan a desgastarse. Como resultado, el espacio de aire que existe entre el rotor 26 y la armadura 36 cuando la armadura 36 esta acoplada con el plato 38 de freno aumenta. El espacio de aire aumentado requiere un incremento en la corriente en el conjunto 34 de conduccion para reforzar el circuito magnetico entre el rotor 26 y la armadura 36 y continuar para conducir la armadura 36 al acoplamiento con el rotor 26. Eventualmente, la demanda de corriente aumentada podrla exceder las limitaciones de servicio en el dispositivo 20, por tanto limitando la vida util del dispositivo 20. Debido a que el calzo 42 tiene una dimension d2 axial elegida para aproximarse a una disminucion en la dimension axial en uno o mas de, el rotor 26, la armadura 36 y el plato 38 de freno (por ejemplo, una disminucion d3 en las dimensiones axiales (o superficies 116, 118 de acoplamiento de freno) del armadura 36 y el plato 38 de freno), el calzo 42 puede ser retirado en un perlodo determinado en la vida de servicio del dispositivo 20 y/o cuando la inspeccion del dispositivo 20 revele que el desgaste en el rotor 26, la armadura 36 y/o el plato 38 de freno ha sido retirado de forma apropiada. Tras la retirada del calzo 42, el plato 38 de freno puede ser movido hacia el borde 88 de la carcasa 32 de campo. Esta accion restaurara sustancialmente el espacio de aire original entre el rotor 26 y la armadura 36 compensando el desgaste en las superficies 116, 118 de frenado de la armadura 36 y del plato 38 de freno y en las superficies 112, 114 de acoplamiento de embrague del rotor 26 y de la armadura 36 que por otro lado podrlan provocar que la armadura 36 estuviese situada mas lejos del rotor 26 cuando se acopla con el plato 38 de freno. Manteniendo el espacio de aire, se pueden minimizar las demandas de corriente aumentada durante el acoplamiento de embrague y se puede extender la vida de servicio del dispositivo 10.

La porcion exterior radialmente del calzo 42 puede definir un labio 130 que acaba axialmente. Tal y como se muestra en la figura 1, el labio 130 tiene una dimension d4 axial que es mayor que la dimension d2. El labio 130 facilita la retirada del calzo 42 a mano o con herramienta proporcionando una superficie de 132 contra la cual se puede aplicar una fuerza para mover el calzo 42 radialmente hacia fuera lejos del dispositivo 20.

Con referencia ahora a la figura 3, se ilustra un dispositivo 134 de acoplamiento giratorio de acuerdo con otro modo de realizacion de la invencion. El dispositivo 134 es similar al dispositivo 20. Por lo tanto, las estructuras similares son identificadas con los mismos numeros de referencia y una descripcion de estructuras similares puede encontrarse de aqul en adelante. El dispositivo 134 difiere del dispositivo 20 en que el dispositivo 134 incluye un separador 136 ajustable. Tal y como se utilizan el presente documento, “ajustable” se refiere a un ajuste de la posicion o forma del separador dentro del dispositivo de acoplamiento giratorio y excluye simplemente la retirada del separador (o una parte del separador) del dispositivo.

El separador 136 esta previsto para posibilitar que el plato 38 de freno se mueva axialmente hacia la armadura 36 para compensar el desgaste de una o mas de las superficies 112, 114 de acoplamiento de embrague y de las superficies 116, 118 de acoplamiento de freno. El separador 136 puede comprender un casquillo que esta dispuesto entre el borde 88 de la carcasa 32 de campo y el plato 38 de freno y que se extiende a traves del borde 88. Un extremo 138 axial del separador 136 contacta con el plato 38 de freno. El extremo 140 axial opuesto del separador 136 puede definir un cabezal 142. La superficie exterior radialmente del separador 136 define una pluralidad de roscados configurados para acoplarse a correspondientes roscados en una abertura 144 en el borde 88. El giro del separador 136 provoca el movimiento del separador 136 paralelo al eje 44 y permite el movimiento correspondiente del plato 38 de freno por lo tanto permitiendo el ajuste infinito de la posicion axial del plato 38 de freno. El separador 136 define un orificio 146 configurado para recibir a la sujecion 104. La sujecion 104 se extiende a traves de orificios alineados en el borde 88, el separador 136 y el plato 38 de freno para fijar la posicion del plato 38 de freno contra el extremo 138 de separador 136. El separador 136 puede estar hecho de un material o materiales que tengan una reluctancia magnetica relativamente alta (incluyendo materiales no magneticos) para reducir o eliminar la trasferencia de flujo entre el plato 38 de freno y la carcasa 32 de campo.

Con referencia ahora a la figura 4, se ilustra un dispositivo 148 de acoplamiento giratorio de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion. El dispositivo 148 es de nuevo similar al dispositivo 20. Por lo tanto, las estructuras similares son identificadas con los mismos numeros de referencia y una descripcion de estructuras similares puede encontrarse de aqul en adelante. El dispositivo 148 difiere del dispositivo 20 en que el dispositivo 148 incluye un separador 150 ajustable.

El separador 150 esta de nuevo previsto para permitir al plato 38 de freno moverse axialmente hacia la armadura 36 para compensar el desgaste en una o mas de las superficies 112, 114 de acoplamiento de embrague y de las superficies 116, 118 de acoplamiento de freno. El separador 150 puede comprender un cuerpo compresible o deformable que esta dispuesto entre el borde 88 de la carcasa 32 de campo y el plato 38 de freno. Un extremo 152 axial del separador 150 contacta con el borde 88 de la carcasa 32 de campo. El separador 150 define un orificio 156 configurado para recibir una sujecion 104. La sujecion 104 se extiende a traves de orificios alineados en el borde 88, separador 150 y el plato 38 de freno. El giro de la sujecion 104 lleva al plato 38 de freno hacia el borde 88 y comprime el separador 150 por lo tanto permitiendo un ajuste infinito de la posicion axial del plato 38 de freno. El separador 150 puede de nuevo estar hecho de un material o materiales que tienen una reluctancia magnetica relativamente alta (incluyendo materiales no magneticos) para reducir o eliminar la trasferencia de flujo entre el plato 38 de freno y la carcasa 32 de campo.

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Con referenda ahora a las figuras 5-7, se ilustra un dispositivo 158 de acoplamiento giratorio de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invention. El dispositivo 158 es de nuevo similar al dispositivo 20. Por lo tanto, las estructuras similares se identifican con las mismas referencias numericas y una definition de estructuras similares puede encontrarse de aqul en adelante. El dispositivo 158 difiere del dispositivo 20 en que el dispositivo 158 incluye un separador 160 ajustable.

El separador 160 esta de nuevo previsto para permitir al plato 38 de freno moverse axialmente hacia la armadura 36 para compensar el desgaste en una o mas de las superficies 112, 114 de acoplamiento de embrague y de las superficies 116, 118 de acoplamiento de freno. El separador 160 puede comprender un cuerpo deformable que esta dispuesto entre el borde 88 de la carcasa 32 de campo y el plato 38 de freno. En particular, el separador 160 puede comprender un cuerpo elasticamente deformable. Tal y como se muestra en el modo de realizacion ilustrado, el separador 160 puede formar una estructura unitaria con el plato 38 de freno. Deberla comprenderse, sin embargo, que el separador 160 puede formar un componente separado. El separador 160 se extiende axialmente con respecto al plato 38 de freno de manera que el separador 160 esta dispuesto mas cercano al borde 88 que la superficie 118 de acoplamiento del plato 38 de freno. Con referencia la figura 6, en el modo de realizacion ilustrado, el separador 160 esta conectado al plato 38 de freno en un cuello 162. Unos brazos 164, 166 se extienden axialmente y circunferencialmente desde cada lado del cuello 162. Los brazos 164, 166 incluyen extremos semicirculares que definen rebajes 168, 170, respectivamente, que tienen un diametro interior aproximadamente igual que el tamano de un diametro exterior de correspondientes salientes 172, 174 formados en el plato 38 de freno a traves de los cuales se extienden las sujeciones 104. El giro de las sujeciones 104 conduce al plato 38 de freno hacia el borde 88 y de forma los brazos 164, 166 empujandolos hacia el plato 38 de freno por lo tanto permitiendo un ajuste infinito de la position axial del plato 38 de freno. El dispositivo 158 puede incluir ademas arandelas 176 dispuestas alrededor de las sujeciones 104 entre los brazos 164, 166 del separador 160 y el borde 88. Las arandelas 176 pueden estar hechas de un material o materiales que tengan una reluctancia magnetica relativamente alta (incluyendo materiales no magneticos) para reducir o eliminar la transferencia de flujo entre el plato 38 de freno y la carcasa 32 de campo.

Con referencia ahora a las figuras 8-10, se ilustra un dispositivo 178 de acoplamiento giratorio de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion. El dispositivo 178 es de nuevo similar al dispositivo 20. Por lo tanto, las estructuras similares son identificadas con las mismas referencias numericas y una description de las estructuras similares puede encontrarse de aqul en adelante. El dispositivo 178 difiere del dispositivo 20 en que el dispositivo 178 incluye un separador 180 ajustable.

El separador 180 esta de nuevo previsto para permitir al plato 38 de freno moverse axialmente hacia la armadura 36 para compensar el desgaste en una o mas de las superficies 112, 114 de acoplamiento de embrague y de las superficies 116, 118 de acoplamiento de freno. El separador 180 comprende un cuerpo que esta en acoplamiento por friction con el plato 38 de freno. El separador 180 puede estar formado a partir del mismo estampado que el plato 38 de freno a traves de una operation de semi-punzado. El separador 180 esta formado de tal manera que el separador 180 puede estar situado en un acoplamiento por friccion con apriete con el plato 38 de freno. En el modo de realizacion ilustrado, el separador 180 define extremos semicirculares que definen rebajes 182, 184, respectivamente, que tienen un diametro interior aproximadamente igual en tamano que un diametro exterior de correspondientes salientes 172, 174 formados en el plato 38 de freno a traves de los cuales se extienden las sujeciones 104. En comparacion con el separador 160 mostrado en las figuras 5-7, sin embargo, el separador 180 siempre se solapa radialmente al menos a una portion del plato 38 de freno tal y como se muestra en la figura 8. El giro de las sujeciones 104 conduce al plato 38 de freno hacia el borde 88 contra las fuerzas de friccion entre el separador 180 y el plato 138 de freno, creando un solapamiento radial adicional entre el separador 180 y el plato 38 de freno y por tanto permitiendo un ajuste infinito de la posicion axial del plato 38 de freno. Esta disposition provoca una fuerza radial (y finalmente de friccion) creciente a medida que el giro de la sujecion 104 conduce al plato 38 de freno hacia el borde 88 de la carcasa 32 de campo.

Aunque la invencion ha sido mostrada y descrita con referencia a uno o mas modos de realizacion particulares de la misma, se entendera por los expertos en la materia que se pueden realizar varios cambios y modificaciones sin alejarse del alcance de la invencion. Por ejemplo, deberla comprenderse que aunque solo se muestra un calzo en el modo de realizacion ilustrado, se podlan utilizar una pluralidad de calzos para facilitar ajustes de compensation mas exactos. Deberla comprenderse que la forma del calzo 42 podrla variar de la del modo de realizacion ilustrado.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (20) de acoplamiento giratorio, que comprende:

un rotor (26) acoplado a un eje (22) de entrada para la rotacion con el mismo, dicho eje (22) de entrada dispuesto alrededor de un eje (44) de giro y dicho rotor (26) que define una primera superficie (112) de acoplamiento de embrague;

una carcasa (32) de campo dispuesta alrededor de dicho eje (22) de entrada y fijada contra el giro;

un conductor (90) electrico dispuesto dentro de dicha carcasa (32) de campo en un primer lado de dicho rotor (26);

un plato (38) de freno separado axialmente de y acoplado a dicha carcasa (32) de campo, dicho plato (38) de freno que define una primera superficie (118) de acoplamiento de freno;

una armadura (36) dispuesta axialmente entre dicho rotor (26) y dicho plato (38) de freno en un segundo lado de dicho rotor (26) opuesto a dicho conductor (90), dicha armadura (38) acoplada a un miembro (24) de salida y que define una segunda superficie (114) de acoplamiento de embrague y una segunda superficie (116) de acoplamiento de freno;

un iman (40) permanente acoplado a uno de, dicho plato (38) de freno y dicha armadura (36), dicho iman (40) que empuja a dicha armadura (36) al acoplamiento con dicho plato (38) de freno; y

caracterizado porque un calzo (42) retirable es dispuesto axialmente entre dicho plato (38) de freno y dicha carcasa (32) de campo, al menos una porcion de dicho caso (42) que tiene una primera dimension axial configurada para aproximarse a una disminucion anticipada en la dimension axial en al menos uno de, dicho rotor (26), dicha armadura (36) y dicho plato (38) de freno resultante del desgaste durante el acoplamiento de dicha primera y segunda superficies (112, 114) de acoplamiento de embrague y el acoplamiento de dicha primera y segunda superficies (118, 116) de acoplamiento de freno.
2. El dispositivo (20) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 1, en donde una porcion exterior radialmente de dicho calzo (42) define un labio (130) que se extiende axialmente que tiene una segunda dimension axial mayor que dicha primera dimension axial.
3. El dispositivo (20) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 1, en donde dicho calzo (42) define una ranura (124) configurada para recibir una sujecion (104) que acopla dicho plato (38) de freno a dicha carcasa (32) de campo.
4. El dispositivo (20) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 3, en donde dicha ranura (124) tiene sustancialmente forma de U.
5. El dispositivo (20) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 3, en donde una porcion de dicho calzo (42) esta dispuesta mas alla radialmente hacia dentro que dicha sujecion (104).
6. El dispositivo (20) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 1, que ademas comprende un separador (106) dispuesto axialmente entre dicha carcasa (32) de campo y dicho plato (38) de freno, dicho separador (106) que contacta con dicho calzo (42).
7. El dispositivo (20) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 1, que ademas comprende un separador (106) dispuesto axialmente entre dicha carcasa (32) de campo y dicho plato (38) de freno, dicho calzo (42) dispuesto axialmente entre dicho separador (104) y dicha carcasa (32) de campo.
8. Un dispositivo (134, 148, 158, 178) de acoplamiento giratorio, que comprende:

un rotor (26) acoplado a un eje (22) de entrada para girar con el mismo, dicho eje (22) de entrada dispuesto alrededor de un eje (44) de giro y dicho rotor (26) que define una primera superficie (112) de acoplamiento de embrague;

una carcasa (32) de campo dispuesta alrededor de dicho eje (22) de entrada y fijada contra el giro;

un conductor (90) electrico dispuesto dentro de dicha carcasa (32) de campo en un primer lado de dicho rotor (26);

un plato (38) de freno separado axialmente de y acoplado a dicha carcasa (32) de campo, dicho plato (38) de freno que define una primera superficie (118) de acoplamiento de freno;

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una armadura (36) dispuesta axialmente entre dicho rotor (26) y dicho plato (38) de freno en un segundo lado de dicho rotor (26) opuesto a dicho conductor (90), dicha armadura (36) acoplada a un miembro (24) de salida y que define una segunda superficie (114) de acoplamiento de embrague y una segunda superficie (116) de acoplamiento de freno;

un iman (40) permanente acoplado a uno de, dicho plato (38) de freno y dicha armadura (36), dicho iman (40) que empuja a dicha armadura (36) al acoplamiento con dicho plato (38) de freno; y

caracterizado por un separador (136, 150, 160, 180) ajustable dispuesto entre dicho plato (38) de freno y dicha carcasa (32) de campo, el ajuste de dicho separador (136, 1150, 160, 180) que permite el movimiento de dicho plato (38) de freno hacia dicha carcasa (32) de campo para compensar el desgaste en al menos una de dicha primera superficie (112) de acoplamiento de embrague, dicha segunda superficie (114) de acoplamiento de embrague, dicha primera superficie (118) de acoplamiento de freno y dicha segunda superficie (116) de acoplamiento de freno.
9. El dispositivo (134) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 8, en donde dicho separador (136) ajustable comprende un casquillo que se extiende a traves de dicha carcasa (32) de campo y que contacta con dicho plato (38) de freno, dicho casquillo en acoplamiento roscado con dicha carcasa (32) de campo.
10. El dispositivo (134) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 9, en donde dicho casquillo esta hecho de un material que tiene una reluctancia magnetica relativamente alta.
11. El dispositivo (148) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 8, en donde dicho separador (150) ajustable comprende un cuerpo compresible.
12. El dispositivo (148) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 11, en donde dicho cuerpo compresible esta hecho de un material que tiene una reluctancia magnetica relativamente alta.
13. El dispositivo (158) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 8, en donde dicho separador (160) ajustable comprende un cuerpo deformable.
14. El dispositivo (158) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 13, en donde dicho plato (38) de freno y dicho cuerpo deformable forman una estructura unitaria.
15. El dispositivo (178) de acoplamiento giratorio de la reivindicacion 8, en donde dicho separador (180) ajustable comprende un cuerpo en acoplamiento por friccion con dicho plato (38) de freno.