ES2323983T3 - Acoplamiento cardanico de doble articulacion para vehiculos ferroviarios. - Google Patents
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Abstract
Acoplamiento cardánico de doble articulación (1) para vehículos ferroviarios con dos niveles de articulación (20, 21), que comprende dos articulaciones de acoplamiento que están unidas entre sí por un árbol hueco de piñón (6) por medio de un eje (5) rodeado por el árbol hueco de piñón para la transmisión del par de giro, donde un nivel de articulación (20) está asociado a una articulación de acoplamiento (2) con dentado abombado (22) con poder de compensación angular y axial y el otro nivel de articulación (21) está asociado a una articulación de acoplamiento flexoelástico (3) a prueba de torsión, caracterizado por el hecho de que la articulación de acoplamiento (2) con dentado abombado (22) presenta un manguito recambiable (7) con un dentado interior y un cubo de acoplamiento recambiable (23) con el correspondiente dentado exterior, donde el eje (5) conformado como eje intermedio está unido con el cubo de acoplamiento recambiable (23) en el lado de la zona terminal y donde el árbol hueco de piñón (6) está fijado a la pared exterior del manguito (7) fuera del manguito recambiable (7).
Description
Acoplamiento cardánico de doble articulación
para vehículos ferroviarios.
La invención se refiere a un acoplamiento
cardánico de doble articulación para vehículos ferroviarios con dos
niveles de articulación, que comprende dos articulaciones de
acoplamiento que están unidas entre sí por un árbol hueco de piñón
por medio de un eje rodeado por el árbol hueco de piñón para la
transmisión del par de giro, donde un nivel de articulación está
asociado a una articulación de acoplamiento con dentado abombado con
poder de compensación angular y axial y el otro nivel de
articulación está asociado a una articulación de acoplamiento
flexoelástico a prueba de torsión.
Los acoplamientos dentados convencionales con
dentado abombado para transmitir pares de giro son utilizados para
conectar un eje de propulsión y un eje propulsado, para compensar
los desplazamientos paralelos al eje, axiales o angulares entre los
dos ejes.
Una unidad de accionamiento precisa está
descrita en el documento EP 0878368 A1, en el cual respectivamente
un acoplamiento dentado con dentado abombado consiste en dos
articulaciones iguales, donde existe el problema de que el dentado
abombado correspondiente requiere una lubricación por separado y
una estanqueidad. El esfuerzo para lograr una muy buena
estanqueidad es alto. También resulta desventajosa su elevada
necesidad de espacio. La ventaja de los acoplamientos dentados con
dentado abombado consiste por lo contrario en su poder de
compensación axial y angular excepcional.
Otro acoplamiento mejorado para una unidad de
accionamiento para vehículos ferroviarios está descrito en el
documento DE 10050757 A1, en el cual la unidad de accionamiento
está provista de un motor eléctrico enganchado al bastidor del
vehículo o al mecanismo de traslación, un engranaje y un sistema de
acoplamiento con efecto cardánico. El sistema de acoplamiento está
dispuesto entre un eje montado y el engranaje, donde una primera
parte del sistema de acoplamiento en forma de un acoplamiento
dentado abombado está integrada en el eje montado de salida del
engranaje y en su circuito de lubricación y donde entre el
engranaje y los ejes montados está prevista una segunda parte del
lado de salida del sistema de acoplamiento. La segunda parte del
sistema de acoplamiento representa en este caso un acoplamiento
elástico de goma.
Un problema consiste en que el elemento de
acoplamiento elástico de goma es susceptible al desgaste y por ello
no está libre de mantenimiento.
Los acoplamientos flexoelásticos a prueba de
torsión convencionales, como por ej. los acoplamientos todo de
metal, son acoplamientos que compensan el desplazamiento debido a
las características elásticas. Por ello, estos tienen la ventaja de
ser tanto resistentes a la fatiga como también la ventaja de no
necesitar mantenimiento. Aquellos presentan sin embargo
considerables límites en el área de la deformación elástica y por
ello de los desplazamientos, donde el poder de desplazamiento axial
está esencialmente limitado.
Un acoplamiento de doble articulación en forma
de accionamiento transversal con un motor está descrito en el
documento DE 29 522 268 U1, en el cual el eje de la rueda motriz
del motor se halla paralelo al eje motor de un vehículo ferroviario
y está conectado a un engranaje lateral, el cual comprende un árbol
hueco de piñón que rodea un eje dentado, donde el eje dentado se
extiende al menos parcialmente al interior del árbol hueco de piñón,
donde el eje de la rueda motriz con su extremo del lado de salida
es acoplado mediante un acoplamiento de salida de motor con el eje
dentado y el acoplamiento de salida de motor está formado como
acoplamiento angular y axialmente flexible. El eje dentado es
acoplado mediante un acoplamiento de accionamiento de engranaje con
el árbol hueco de piñón y es fijado axialmente por sus extremos por
un muelle en espiral, donde los muelles en espiral hacen retroceder
el eje dentado de nuevo después de una desviación a su posición
central hacia el árbol hueco de piñón.
Un problema consiste en que, debido a la unión
directa del eje dentado al árbol hueco de piñón, no es posible un
recambio libre por medio del dentado abombado de los elementos de
acoplamiento de la articulación de acoplamiento con dentado
abombado en el caso de un defecto.
La invención se basa en la tarea de indicar un
acoplamiento de doble articulación cardánico para vehículos
ferroviarios que esté conformado tan adecuadamente que pueda
garantizarse un recambio fácil sin problemas y sin elementos de
acoplamiento en el área de la articulación de acoplamiento con
dentado abombado.
La tarea es resuelta mediante las
características de la reivindicación 1. El acoplamiento cardánico
de doble articulación para vehículos ferroviarios con dos niveles
de articulación contiene dos articulaciones de acoplamiento que
están unidas entre sí por un eje rodeado por el árbol hueco de piñón
por medio de un árbol hueco de piñón para la transmisión del par de
giro, donde un nivel de articulación está asociado a una
articulación de acoplamiento con dentado abombado con poder de
compensación angular y axial y el otro nivel de articulación está
asociado a una articulación de acoplamiento flexoelástico a prueba
de torsión, donde, según la parte caracterizadora de la
reivindicación 1, la articulación de acoplamiento con dentado
abombado presenta un manguito recambiable con dentado interior y un
cubo de acoplamiento recambiable con su correspondiente dentado
exterior, donde el eje conformado como eje intermedio está unido al
cubo de acoplamiento recambiable en el lado de la zona terminal y
donde el árbol hueco de piñón está fijado a la pared exterior del
manguito fuera del manguito recambiable.
La articulación de acoplamiento con dentado
abombado es una articulación de acoplamiento dentado con dentado
abombado.
La articulación de acoplamiento flexoelástica a
prueba de torsión puede estar formada como articulación de
acoplamiento de membrana, de disco anular o de lengüeta.
La articulación de acoplamiento flexoelástico a
prueba de torsión en forma de una articulación de acoplamiento de
disco anular presenta un disco anular elástico como componente
principal que se encuentra en unión fija por un primer elemento de
bloqueo, en un lado orientado hacia la articulación de acoplamiento
dentado con dentado abombado, por medio de una brida de eje
intermedio con un eje intermedio, donde un cubo de motor está fijado
diametralmente con respecto a la brida de eje intermedio con una
brida propia de cubo de motor anular con ayuda de un segundo
elemento de bloqueo sobre el otro lado del disco anular
elástico.
El árbol hueco de piñón está fijado frontalmente
a una zona terminal a la articulación de acoplamiento con dentado
abombado, donde la otra zona terminal del árbol hueco de piñón está
abierta frontalmente.
El eje intermedio está rodeado por el árbol
hueco de piñón abierto en el extremo frontal orientado hacia la
articulación de acoplamiento flexoelástica a prueba de torsión.
La articulación de acoplamiento con dentado
abombado está rodeada y cerrada por el manguito recambiable.
El manguito está provisto de una tapa que
permite una lubricación en un espacio libre entre la tapa y el cubo
de acoplamiento dentado con estanqueidad total.
El árbol hueco de piñón puede presentar según se
requiera un diámetro interior divergente o cilíndrico en dirección
a la articulación de acoplamiento flexoelástico a prueba de
torsión.
La disposición de ambas articulaciones de
acoplamiento en sus niveles de articulación puede estar formada en
la zona de los ejes montados tanto por fuera como también por
dentro de los ejes montados.
Existe una combinación de dos articulaciones de
diferentes tipos de acoplamiento con diferentes
características.
Al menos las dos características -la resistencia
permanente y la no necesidad de mantenimiento así como la poca
necesidad de espacio- de la articulación de acoplamiento
flexoelástico a prueba de torsión permiten incorporar los
acoplamientos flexoelásticos a prueba de torsión en aquellos puntos
en el accionamiento, en los cuales haya un ambiente agresivo y la no
necesidad de mantenimiento.
Las características -alto poder de
desplazamiento axial, pero la observancia de lubricación y
estanqueidad- de la articulación de acoplamiento dentado con
dentado abombado ofrecen la posibilidad de incorporar de manera
oportuna la articulación de acoplamiento dentado en aquellos puntos
en el accionamiento, en los cuales se de fácilmente la manipilación
de la lubricación así como el dominio de la estanqueidad.
Con el acoplamiento cardánico de doble
articulación según la invención pueden elaborarse y usarse
específicamente las características arriba citadas -por una parte la
resistencia permanente y la no necesidad de mantenimiento así como
la poca necesidad de espacio más el alto poder de desplazamiento
axial y la lubricación en lugares dominables en la zona de los ejes
montados por otra parte-, de las dos diferentes articulaciones.
La invención es descrita detalladamente con
ayuda de un ejemplo de realización con ayuda de varios dibujos.
Ilustran:
Fig. 1 una sección longitudinal esquemática a
través de un acoplamiento cardánico de doble articulación según la
invención -articulación de acoplamiento dentado/ articulación de
acoplamiento de disco anular- en estado inoperativo y
Fig. 2 una sección longitudinal esquemática a
través del acoplamiento de doble articulación en estado desplazado
según la Fig. 1.
En las siguientes figuras se usan las mismas
referencias para piezas iguales con funciones iguales.
En la figura 1 está representado un acoplamiento
cardánico de doble articulación 1 para vehículos ferroviarios con
dos niveles de articulación 20, 21, que comprende dos
articulaciones de acoplamiento que están unidos entre sí por un
árbol hueco de piñón 6 por medio de un eje 5 rodeado por el árbol
hueco de piñón para la transmisión del par de giro, donde un nivel
de articulación 20 está asociado a una articulación de acoplamiento
2 con dentado abombado 22 con poder de compensación angular y axial
y el otro nivel de articulación 21 está asociado a una articulación
de acoplamiento flexoelástico 3 a prueba de torsión.
\newpage
Según la invención, la articulación de
acoplamiento 2 con dentado abombado 22 presenta un manguito
recambiable 7 con dentado interior y un cubo de acoplamiento
recambiable 23 con un correspondiente dentado exterior, donde el
eje 5 formado como eje intermedio está unido con el cubo de
acoplamiento recambiable 23 en el lado de la zona terminal y donde
el árbol hueco de piñón 6 está fijado a la pared exterior del
manguito 7 por fuera del manguito recambiable 7.
En la figura 1 están incorporados, como
articulación de acoplamiento flexoelástico a prueba de torsión 3,
una articulación de acoplamiento de disco anular y, como
articulación de acoplamiento 2 con un dentado abombado, un
acoplamiento dentado con dentado abombado 22.
La articulación de acoplamiento de disco anular
3 presenta, como componente principal, un disco anular elástico 4
que se encuentra en unión fija por un primer elemento de bloqueo 26
en el lado orientado hacia la articulación de acoplamiento dentado 2
por medio de una brida 15 con un eje intermedio 5. En el otro lado
del disco anular 4 está fijado un cubo de motor 14 diametralmente
con respecto a la brida 15 con una brida propia 18 de cubo de motor
con ayuda de un segundo elemento de bloqueo 27.
La articulación de acoplamiento dentado 2 con el
dentado abombado 22 está fijada a un árbol hueco de piñón 6
frontalmente a una zona terminal 12, donde la otra zona terminal 13
está frontalmente abierta y dirigida hacia la articulación de
acoplamiento de disco anular 3.
El árbol hueco de piñón 6 posee aproximadamente
en el centro un piñón 16 o una rueda dentada para una conexión a un
engranaje (no dibujado).
Al mismo tiempo, el eje intermedio 5 está
rodeado por el árbol hueco de piñón 6 abierto en el extremo de la
zona frontal hacia la articulación de acoplamiento flexoelástico 3
a prueba de torsión.
La articulación de acoplamiento dentado 2 con
dentado abombado 22 está rodeada por un manguito 7 que está
provisto de una tapa 8 que permite una lubricación con estanqueidad
total hacia el exterior, por lo cual el lubricante o la grasa se
halla principalmente en el espacio libre 9 entre el cubo de
acoplamiento dentado 23 y la tapa 8 o el manguito 7. Según se
necesite, el manguito 7 puede ser un manguito cerrado.
El manguito 7 de la articulación de acoplamiento
dentado 2 con dentado abombado está fijado mediante una unión
roscada 10 al árbol hueco de piñón 6.
En la zona terminal 12 entre el árbol hueco de
piñón 6 y el manguito 7 se encuentra una junta interior 17.
El árbol hueco de piñón 6 presenta un diámetro
interior divergente 11 en dirección a la articulación de
acoplamiento flexoelástico a prueba de torsión 3.
La disposición de las dos articulaciones de
acoplamiento 2, 3, puede estar realizada discrecionalmente en sus
niveles de articulación 20, 21 en la zona de los accionamientos o
ejes montados.
La articulación de acoplamiento flexoelástico a
prueba de torsión 3 puede estar formada además también como
articulación de acoplamiento de membrana o de lengüeta.
A continuación se describe detalladamente el
funcionamiento del acoplamiento de doble articulación según la
invención 1 con ayuda de la Fig. 2:
- \quad
- En la Fig. 2 está representado el acoplamiento cardánico de doble articulación 1 con un desplazamiento axial 24 y un desplazamiento angular 25. En el desplazamiento axial 24 de la articulación de acoplamiento dentado 2, la articulación de acoplamiento dentado 2 es desplazada junto al árbol hueco de piñón 6 en dirección a la articulación de acoplamiento de disco anular 3, donde el cubo de acoplamiento dentado 23 aprovecha el espacio libre 9 en la zona de la tapa 8 o del manguito 7.
- \quad
- Durante el desplazamiento angular 25 que se produce simultáneamente, el eje intermedio 5 inclina el eje de acoplamiento 19, por lo cual el disco anular elástico 4 amortigua el desplazamiento angular 25.
- \quad
- Para la ilustración están indicadas las desviaciones dinámicas de los niveles de articulación 20, 21 en la Fig. 2 con respecto al estado de reposo en la Fig. 1.
Con el acoplamiento cardánico de doble
articulación según la invención 1, las ventajas -la resistencia
permanente y la no necesidad de mantenimiento así como la poca
necesidad de espacio más el alto poder de desplazamiento angular y
axial y la lubricación en lugares dominables en la zona del eje
montado-, de las dos diferentes articulaciones de acoplamiento 2, 3
pueden ser elaboradas y aprovechadas específicamente.
Por ejemplo, en un accionamiento de rueda
individual situado en el exterior, para un tranvía, la articulación
de acoplamiento flexoelástico 3 a prueba de torsión puede estar
dispuesta en los puntos entre la rueda y el engranaje, en los
cuales hay poco espacio, y directamente sobre la calle, donde hay
un ambiente agresivo. En caso de no necesidad de mantenimiento,
esta disposición de la articulación de acoplamiento flexoelástico 3
a prueba de torsión es muy oportuna en este ambiente.
Por lo contrario, la articulación de
acoplamiento dentado 2 con dentado abombado 22 puede ser colocada
en la zona protegida del engranaje, en la cual hay suficiente
espacio disponible para la adaptación y el desplazamiento. La
articulación de acoplamiento dentado 2 con dentado abombado 22 puede
estar estanco allí por la tapa 8 o el manguito 7, el cual no se
mueve y garantiza por consiguiente una estanqueidad hacia el
exterior.
La invención ofrece la posibilidad de poder
garantizar un recambio fácil sin problemas y libre de elementos de
acoplamiento en el área de la articulación de acoplamiento con
dentado abombado.
En la Fig. 1, la articulación de acoplamiento
dentado 2 con el dentado abombado 22 puede estar firmemente unida
por el árbol hueco de piñón 6 con el engranaje, por lo cual la
unión del manguito 7 con el árbol hueco de piñón 6 y la tapa 8
adaptada al manguito ofrece la posibilidad de que, orientados hacia
el exterior, no existen elementos de estanqueidad movidos que puedan
afectar negativamente la estanqueidad. La articulación de
acoplamiento dentado 2 con dentado abombado está completamente
cerrada al exterior.
Por consiguiente se reduce también esencialmente
el alto esfuerzo de mantenimiento habitual para la estanqueización
de la articulación de acoplamiento dentado 2 con dentado abombado
22.
Con el acoplamiento cardánico de doble
articulación 1 según la invención se ofrece la posibilidad de
adaptar de manera mas extensa y flexible los accionamientos para
los vehículos ferroviarios a las circunstancias ambientales y
técnicas.
- 1
- Acoplamiento de doble articulación
- 2
- Articulación de acoplamiento con dentado abombado
- 3
- Articulación de acoplamiento flexoelástico a prueba de torsión
- 4
- Disco anular
- 5
- Eje intermedio
- 6
- Árbol hueco de piñón
- 7
- Manguito
- 8
- Tapa
- 9
- Espacio libre
- 10
- Unión roscada
- 11
- Diámetro interior
- 12
- Primera zona terminal
- 13
- Segunda zona terminal
- 14
- Cubo de motor
- 15
- Brida
- 16
- Piñón
- 17
- Junta interior
- 18
- Brida de cubo de motor
- 19
- Eje de acoplamiento
- 20
- Primer nivel de articulación
- 21
- Segundo nivel de articulación
- 22
- Dentado abombado
- 23
- Cubo de acoplamiento dentado
- 24
- Desplazamiento axial
- 25
- Desplazamiento angular
- 26
- Primer elemento de bloqueo
- 27
- Segundo elemento de bloqueo
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos citados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
\bullet EP 0878368 A1 [0003]
\bullet DE 10050757 A1 [0004]
\bullet DE 29522268 U1 [0007]
Claims (10)
1. Acoplamiento cardánico de doble articulación
(1) para vehículos ferroviarios con dos niveles de articulación
(20, 21), que comprende dos articulaciones de acoplamiento que
están unidas entre sí por un árbol hueco de piñón (6) por medio de
un eje (5) rodeado por el árbol hueco de piñón para la transmisión
del par de giro, donde un nivel de articulación (20) está asociado
a una articulación de acoplamiento (2) con dentado abombado (22)
con poder de compensación angular y axial y el otro nivel de
articulación (21) está asociado a una articulación de acoplamiento
flexoelástico (3) a prueba de torsión, caracterizado por el
hecho de que la articulación de acoplamiento (2) con dentado
abombado (22) presenta un manguito recambiable (7) con un dentado
interior y un cubo de acoplamiento recambiable (23) con el
correspondiente dentado exterior, donde el eje (5) conformado como
eje intermedio está unido con el cubo de acoplamiento recambiable
(23) en el lado de la zona terminal y donde el árbol hueco de piñón
(6) está fijado a la pared exterior del manguito (7) fuera del
manguito recambiable (7).
2. Acoplamiento de doble articulación según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
articulación de acoplamiento (2) con dentado abombado (22) es una
articulación de acoplamiento dentado con dentado abombado.
3. Acoplamiento de doble articulación según la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
articulación de acoplamiento flexoelástico (3) a prueba de torsión
está formado como articulación de acoplamiento de membrana, de
disco anular o de lengüeta.
4. Acoplamiento de doble articulación según la
reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la
articulación de acoplamiento flexoelástico (3) a prueba de torsión,
en forma de una articulación de acoplamiento de disco anular, como
componente principal, presenta un disco anular elástico (4) que está
en unión fija por medio de un primer elemento de bloqueo (26), en
el lado orientado hacia la articulación de acoplamiento dentado (2)
con dentado abombado (22) por medio de una brida de eje intermedio
(15) con un eje intermedio (5), por lo cual un cubo de motor (14)
está fijado diametralmente con respecto a la brida de eje
intermedio (15) con una brida propia de cubo de motor (18) con
ayuda de un segundo elemento de bloqueo (27) en el otro lado del
disco anular elástico (4).
5. Acoplamiento de doble articulación según una
de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el
hecho de que el árbol hueco de piñón (6) está fijado frontalmente a
una zona terminal (12) a la articulación de acoplamiento (2) con
dentado abombado (22), donde la otra zona terminal (13) del árbol
hueco de piñón (6) está abierta frontalmente.
6. Acoplamiento de doble articulación según la
reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el eje
intermedio (5) está rodeado por el árbol hueco de piñón (6) abierto
al extremo de la zona frontal, orientado hacia la articulación de
acoplamiento flexoelástico (3) a prueba de torsión.
7. Acoplamiento de doble articulación según las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que la
articulación de acoplamiento (2) con dentado abombado (22) está
rodeada por el manguito recambiable (7).
8. Acoplamiento de doble articulación según la
reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el
manguito (7) está provisto de una tapa (8) permitiendo una
lubricación en un espacio libre (9) entre la tapa (8) y el cubo de
acoplamiento dentado (23) con estanqueidad total.
9. Acoplamiento de doble articulación según la
reivindicación 1 a 8, caracterizado por el hecho de que el
árbol hueco de piñón (6) presenta en dirección a la articulación de
acoplamiento flexoelástico (3) a prueba de torsión un diámetro
interior (11) divergente o cilíndrico según se requiera.
10. Acoplamiento de doble articulación según las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que la
disposición de las dos articulaciones de acoplamiento (2, 3) en sus
niveles de articulación (20, 21) está formada en el área de los
ejes montados tanto fuera como también dentro de los ejes
montados.
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