MXPA06001675A - Rueda dentada compuesta. - Google Patents

Abstract

Una rueda dentada compuesta. La rueda dentada comprende un anillo exterior de polimero (20) montado en un nucleo interior metalico (10) El anillo exterior tiene un perfil, por ejemplo, un perfil dentado. El anillo dentado comprende un material termoestable como el poliuretano. El nucleo comprende cualquier material metalico o no metalico suficiente para transmitir un momento dinamico de fuerza desde el anillo a un eje. Se usa un anillo de retencion (13) o adhesivos o ambos para fijar el anillo en su lugar en el nucleo. Lenguetas transversales cooperantes (17) en el anillo y ranuras (15) en el nucleo evitan que el anillo gire cuando esta sometido a un momento dinamico de fuerza. Una pieza de retencion (13) o piezas se usan para evitar el movimiento lateral del anillo.

Description

RUEDA DENTADA COMPUESTA El invento se refiere a una rueda dentada y más particularmente a una rueda dentada compuesta que comprende un anillo de polímero montada a un núcleo metálico con piezas de retención y una lengüeta transversal.

Las ruedas dentadas son bien conocidas en el oficio de transmisión de potencia. Dos o más ruedas dentadas se pueden conectar mediante una banda, cadena :ú otra pieza flexible adecuada para soportar una carga de tensión. Una rueda dentada puede tener una superficie plana de apoyo de la banda o comprende dientes montados transversalmente, engranajes o ranuras . : '¦¦·' Anteriormente las ruedas dentadas eran generalmente homogéneas, lo que significa que el cuerpo de la rueda dentada y los dientes están hechos o cortados del mismo material. El material puede incluir ' metal, plástico u otro material adecuadamente resistente. En otros casos los dientes de la rueda son removibles. Esto permite que los dientes se puedan reemplazar individualmente, permitiendo que la rueda dentada permanezca en servicio durante su mantenimiento. Las ruedas dentadas anteriores de este- tipo comprenden metal como el acero y se usan en aplicaciones de trabajo severo como en equipo para remover tierra. Representativa d l oficio es la Patente de EE.UU. No. 4,752,281 (1988) a Lammers que revela" un montaje de rueda dentada impulsora que tiene un núcleo de soporte y una pluralidad de dientas reemplazables. También representativa del oficio es la GB 2064708 (1980) a Berg que revela un montaje de rueda impulsora o rueda catalina, la porción exterior dentada está formada de una pieza de engranaje de bandas moldeadas flexibles acoplada a la corona del centro o disco de la rueda impulsora o rueda catalina . También se hace referencia a la solicitud pendiente número de serie 10/404,181 presentada el 3/13/2003 por el mismo inventor de este invento que revela una rueda dentada compuesta que tiene un anillo né metálico para acoplar una pieza impulsora. Las ruedas dentadas anteriores no proporcionan un núcleo con una superficie de desgaste rernovible acoplada al núcleo usando un anillo de retención y lengüetas transversales para evitar la rotación. I:C que se necesita es una rueda dentada que tenga un núcleo con una superficie de desgaste xemovible acoplada al núcleo por medio de piezas de retención y que tenga lengüetas transversales para evitar la rotación entre el núcleo y la superficie de desgaste rernovible .- ' Este invento satisface esta necesidad.

El aspecto primordial de este invento es proporcionar una rueda dentada que tiene un núcleo -con una superficie de desgaste rernovible acoplada al núcleo por medio de piezas de retención y que tiene lengüetas transversales para evitar la rotación entre el núcleo y la superficie de desgaste removible . Se señalarán otros aspectos del invento o serán aparentes mediante la siguiente descripción del mismo y los dibujos que lo acompañan. El invento comprende una rueda dentada. La rueda dentada comprende un anillo exterior de polímero montado en un núcleo interior metálico. El anillo exterior tiene un perfil, por ejemplo, un perfil dentado. El anillo dentado comprende un material termoestable como el poliuretano. El núcleo comprende cualquier material metálico o no metálico suficiente para transmitir un momento dinámico de fuerza desde el anillo a un eje. Se usa un anillo de retención o adhesivos o ambos para fijar el anillo en su lugar en el núcleo. Lengüetas transversales cooperantes en el anillo y ranuras en el núcleo evitan que el anillo gire cuando está sometido a un momento dinámico de fuerza. Una pieza de retención o piezas se usan para evitar el movimiento lateral del anillo.

La Fig. 1 es una vista transversal de'- la rueda dentada del invento. La Fig. 2 es una vista parcial en planta de la rueda dentada del invento en A-A en la Fig. 1. La Fig. 3 es una vista transversal de una incorporación alterna .

La Fig. 4 es una vista transversal de una incorporación alterna . La Fig. 5 es una vista transversal de una incorporación alterna . La Fig. 6 es una vista transversal de una incorporación alterna . La Fig. 7 es una vista transversal de una incorporación alterna . La Fig. 8 es una vista transversal de una incorporación alterna . La Fig. 9 es una vista transversal de una incorporación alterna. La Fig. 10 es una vista lateral' de la rueda dentada del invento en una transmisión secundaria o suspensión de una motocicleta.

La Fig. 1 es una vista transversal de la rueda denLada del invento. La rueda dentada compuesta 100 generalmente comprende el núcleo 10 y el anillo 20. El núcleo 10 tiene una corona exterior 11. La corona exterior 11 comprende una proyección radial o reborde 12. El núcleo 10 puede comprender cualquier material adecuado para transmitir un momento dinámico de fuerza como un material metálico o no metálico, por ejemplo pero no como limitación, el acero, acero inoxidable con endurecimiento en la superficie de apoyo de la banda, aluminio, asi como sus equivalentes, o una combinación de los mismos.

La pieza circular o anillo 20 comprende una brida 21 colocada en un lado del anillo para mantener a la banda enganchada en el mismo. El anillo 20 también comprende un perfil exterior, por ejemplo, un perfil dentado para acoplar una banda que comprende ranuras 21 entre los dientes 22, ver la Fig. 2. Una banda dentada, a la que también se hace referencia como una banda síncrona, se usa en transmisiones de motocicletas. El anillo 20 también puede comprender un perfil plano o con ranuras también. El anillo 20 comprende un material polimérico, es decir, material termoestable o · termopl'ástico moldeado incluyendo a manera enunciativa pero no limitativa poliuretano, poliamida, poliestireno, polietileno y una combinación de dos o más de los " anteriores y sus equivalentes. Por ejemplo, el anilló' '20 puede comprender Adipreno L-325, el cual es un elastómero de uretano líquido que se puede vulcanizar hasta obtener un material sólido, ahulado fuerte por reacción de sus grupos de isocianato terminales con compuestos de poliamida o poliol. Vulcanizado en forma apropiada, el L-325 rinde productos duros resistentes que se acercan a la fuerza de plásticos estructurales. La vulcanicita L-325 es resistente al calor, agua, ozone, aceites y la mayoría de los solventes. El uso de un material termoéstable o termoplástico tiene la ventaja de mejorar la resistencia a los efectos de residuos atrapados entre una banda y él -anillo 20. El anillo es más efectivo que las ruedas · anteriores de metal permitiendo que el anillo absorba 'parcialmente parte de la fuerza de los residuos que penetran la que de otra manera seria absorbida únicamente por una banda, por lo tanto facilitando una falla de la misma. El anillo 20 también puede comprende un material metálico. El anillo 20 se moldea con un radio IDl a temperatura ambiente. Una superficie exterior 16 de la corona exterior 11 se fabrica con un radio ID2. El reborde 12 tiene un radio ID3. El radio ID3 es mayor que el IDl. La relación entre IDl, ID2 e ID3 es una función del coeficiente de la expansión termal del anillo 20. Es deseable que el anillo se pueda expandir solamente lo suficiente para que después de que se calienta se pueda deslizar o presionar en la corona 11 para apoyarse sobre la superficie 16. Al enfriarse el anillo se encoge hasta tener otra vez IDl. La pieza de retención o anillo de retención 13 está acoplado con la ranura circunferencial 14 en la corona 11. El anillo de retención 13 evita el movimiento lateral y retiene al anillo 20 en la superficie exterior 16. A manera de ejemplo y no como limitación, en este invento se puede usar un anillo de retención fabricado por Smalley Steel Ring Company, parte número WS-1100. Para montar la rueda dentada compuesta, el anillo 20 se calienta lo necesario para ablandarlo ligeramente y expandirlo. El rango de temperatura al cual se calienta el anillo es de aproximadamente de 65°C a 175°. Al calentarse el anillo se expande el radio IDlde acuerdo con el coeficiente de la expansión termal del material del anillo. Después el anillo 20 se presiona y acopla con la superficie 16. Las lengüetas 17 están alineadas y se acoplan con las ranuras 15. El núcleo 10 se mantiene a una temperatura ambiente, aproximadamente 23°C, durante el proceso. En lo que se enfria, el anillo 20 se encoge, regresando a ID1, por lo cual se fija mecánicamente en el núcleo 10. El anillo de retención 13 se coloca en su lugar en la ranura 14. En otra incorporación, no se usa anillo de retención. El anillo 20 es retenido por la diferencial radial dimensional entre ID1 e ID3. A saber, ID3 es de una magnitud suficiente para evitar que el anillo 20 se desprende de la rueda dentada una vez que se enfria mediante la creación de un ajuste de interferencia entre el anillo y el núcleo. También se puede instalar un anillo metálico en una manera similar, que es calentándolo para que se expanda parcialmente y entonces deslizándolo en el núcleo en lo que este último se mantiene a una temperatura ambiente. El anillo de retención 13 se usa para mantener al anillo metálico 20 en su lugar . La incorporación metálica puede comprender acero inoxidable con la superficie de apoyo de la banda endurecida. Los pernos (no se muestran) están insertados a través de los hoyos 19 para acoplar el núcleo 10 'a una rueda W de motocicleta conocida. La Fig. 2 es una vista parcial e planta de la rueda dentada del invento en A-A en la Fig. ?. Las ranuras 21 y los dientes 22 pueden describir cualquier perfil conocido en el oficio de ruedas dentadas. El anillo 20 comprende las lengüetas 17 las cuales se extienden transversalmente a través del ancho del anillo en una superficie interior 18. Las ranuras 15 que reciben las lengüetas están colocadas alrededor de la superficie exterior 16. Las ranuras 15 están orientadas transversalmente para acoplar en forma cooperante las lengüetas 17 cuando se presiona el anillo 20 en la superficie exterior 16. Las ranuras 15 son ligeramente más profundas que la altura de la lengüeta para facilitar la instalación y eliminar la interferencia radial entre la lengüeta y la ranura, ver la abertura G. Las Lengüetas 17 fijan el anillo en su lugar en el núcleo para que un momento dinámico de fuerza excesivo no resulte en un movimiento de rotación del anillo y el núcleo.

Ciertos pares de lengüetas 17 ranuras 15 se pueden espaciar en la circunferencia a manera de crear una colocación acuñada por medio de1 la cual se puede realizar cierta orientación entre el anillo-' «'20 y el núcleo 10. Por ejemplo, un espaciado entre dos juegos de. 'lengüeta y ranura puede ser menor que el espaciado entre otro juego de lengüeta y ranura. Es La característica acuñada se puede usar para asegurar una relación deseada entre- el' anillo y la rueda dentada . La superficie 16 se puede tratar con un adhesivo conocido para unir el anillo 20 al núcleo 10. Por ejemplo, se puede usar un adhesivo epoxídico adecuado para la temperatura y materiales, incluyendo a manera enunciativa pero no limitativa la serie 800 de 3M de adhesivo epoxídico como 3M DP810™. Además, se puede crear un aj-uste ¦ de interferencia haciendo que ID2 sea mayor que ID1 en una condición de temperatura ambiente. Cualquier método de fijar el anillo al núcleo sirve para fijar el anillo en su lugar en el núcleo, evitando mediante esto que se mueva con relación al núcleo en lo que transmite un momento dinámico de fuerza. La rueda dentada del invento facilita su mantenimiento. Una vez que el perfil dentado se ha desgastado una cantidad predeterminada, el anillo exterior 20 se puede retirar fácilmente y reemplazarlo. Esto elimina la necesidad de reemplazar toda la rueda dentada, así .como se elimina la necesidad de retirar la rueda dentada completa de un rin. La rueda dentada, el rin y la llanta representan una parta significativa del peso sin muelles de la suspensión trasera de una motocicleta. Reducir el peso sin mueles puede mejorar significativamente las características manejables de una motocicleta. La rueda dentada del invento sirve este propósito. El uso de un anillo termoplástico 20 reduce considerablemente el peso de una rueda dentada. Por ejemplo, una densidad promedio para una herramienta de acero a alta velocidad es -8.7 gm/cc, o 546 lb/ft3. -Una densidad promedio para el poliuretano es -1.3 g/cc, o 82 lb/ft3. Esta diferencia en densidad representa una reducción de peso considerable en un sistema de polea compuesta sencilla, así como una reducción significativa de peso en un sistema que utiliza poleas compuestas múltiples'.' ' El usar la rueda dentada del intento '-en una suspensión trasera típica de motocicleta puede resultar en una reducción del peso sin muelles de aproximadamente 676 gramos. Por ejemplo, una combinación de rueda dentada de aluminio, rin, disco de frenos, pernos de montaje (5);:|y llanta pesa 21.12 kilogramos. La misma combinación usando la rueda dentada compuesta del invento pesa 20.45 kilogramos. Más particularmente, la rueda dentada conocida de metal usada en el sistema anterior pesa 2,832 gramos. Una rueda dentada compuesta de un diseño físico idéntico pesa 2,147 gramos, una reducción en peso de aproximadamente 25%. Esto también afecta directamente los componentes de la suspensión como los amortiguadores y resortes mediante una reducción en condiciones de servicio y por lo tanto en el costo global. La Fig. 3 es una vista transversal de una incorporación alterna. En esta incorporación alterna el reborde 12 está reemplazado por otro anillo de -' retención 13a. Esta incorporación comprende un anillo de réténción en cada lado del anillo. Con esta incorporación el anillo 20 se puede instalar o retirar de la corona 11 dé cualquier lado. También representa una reducción del peso neto reemplazando el reborde de metal 12 con . la ranura 14a y el anillo de retención 13a. La Fig. 4 es una vista transversal de una incorporación alterna. En esta incorporación alterna el anillo de retención 13 es reemplazado por otro reborde 12. Esta incorporación comprende un reborde 12 en cada lado del anillo 20. Con esta incorporación el anillo 20 se puede instalar o retirar de la corona 11 de cualquier lado. La Fig. 5 es una vista transversal de una incorporación alterna. En esta incorporación, la brida 70 se extiende radialmente de una lado de la corona 11. Un anillo de retención 13 se acopla con la ranura 14. El anillo 20 se mantiene entre el anillo de retención 13 y la brida 70. La Fig. 6 es una vista transversal de una incorporación alterna. En esta incorporación, la brida 70 se extiende radialmente de un lado de la corona 11. ün reborde está colocado en lado opuesto a la brida 70 en la corona 11. El anillo 20 se mantiene entre el anillo de retención 13 y la brida 70. Para instalarlo, el anillo 20 se caliente a una temperatura como se menciona en el presente. El anillo 20 después se presiona sobre el reborde 12. En lo que el anillo 20 se enfria disminuye su radio por lo que queda mecánicamente constreñido entre el reborde 12 y la brida 70.

La Fig. 7 es una vista transversal de una incorporación alterna. La incorporación en la Fig. ·7 ' -es la misma que la descrita en la Fig. 3, con la ¦ excepción que esta incorporación comprende dos anillos 20'. Los anillos 20 son cada uno como se describe en la fig. 2. Cada anillo 20 tiene un ancho (W) que permite que se monten dos anillos 20 en la corona 11 lado a lado. Las lengüetas 17 y las ranuras 15 aseguran una alineación apropiada de los dos anillos. La Fig. 8 es una vista transversal de una incorporación alterna. La incorporación en la Fig. 8 es la misma que la descrita en la Fig. 4, con la excepción de que esta incorporación comprende dos anillos -20. Los anillos 20 son cada uno como se describe en la Fig. 2 '-. Cada anillo 20 un ancho (W) que permite que se monten dos anillos 20 en la corona 11 lado a lado. Las lengüetas 17 y las ranuras 15 aseguran una alineación apropiada dé los dos anillos. La Fig. 9 es una vista transversal de una incorporación alterna. En esta incorporación no se usa un anillo de retención o reborde para retener el anillo 20 en la corona 11. El anillo 20 tiene un diámetro interior que es algo menor que el diámetro exterior de la corona 11. Después se calienta el anillo 20 como se describe en alguna parte en esta especificación. Posteriormente el anillo 20 se presiona en la corona 11 y se permite que se enfrie. Esto crea un ajuste de interferencia entre el anillo 20 y la corona 11. Las lengüetas 17 y las ranuras 15 son como se describe en la Fig. 2. La superficie 16 se puede tratar con un adhesivo conocido para unir el anillo 20 con el núcleo 10. Por ejemplo, se puede usar un adhesivo epoxidico adecuado para la temperatura y materiales, incluyendo : a manera enunciativa pero no limitativa la serie 800 de 3M de adhesivo epoxidico como 3M DP810™. Además, se puede crear un ajuste de interferencia haciendo que ID2'-sea mayor que ID1 en una condición de temperatura ambiente. Cualquier mélodo de fijar el anillo al núcleo sirve para sujetar el anillo en su lugar en el núcleo, evitando mediante esto que se mueva con relación al núcleo en lo que transmite un momento dinámico de fuerza . En una incorporación alterna el anillo 20 se funde en su lugar en la corona 1 usando técnicas conocidas. La Fig. 10 es una vista lateral de la rueda dentada del invento en una transmisión secundaria o suspensión de una motocicleta. Una suspensión conocida comprende un brazo oscilante SA conectado a una pieza del bastidor F en un pivote P. Un amortiguador de choques SH está conectado entre el bastidor F y el brazo oscilante SA para suspender el bastidor y absorber y amortiguar los impulsos transmitidos desde la superficie del camino. Una rueda dentada para transmisión TS,- conectada a un eje de transmisión conocido en el oficio (no se muestra) , está acoplada a una rueda dentada 100 del invento en una rueda WH y llanta T trasera con una pieza sinfín B. La rueda trasera WH está articulada a un brazo oscilante SA en el eje A. La pieza sinfín B comprende una banda dentada. La rueda dentada' compuesta 100 es la descrita en el presente. Un beneficio ' distintivo de la rueda dentada del invento en este sistema es que cuando el anillo 20 se desgasta por el uso, se puede cambiar fácilmente y sin gran costo. Sin embargo, solamente se necesita reemplazar el anillo 20. La porción de la corona y núcleo de la rueda dentada no necesitan ser reemplazados. Por el otro lado, una vez que se han desgastado por el uso es necesario reemplazar las ruedas dentadas anteriores de metal por completo. Aunque en el presente se describen formas del invento, será obvio para los expertos en el ofició que se pueden hacer variaciones en la construcción y relación de las partes sin apartarse de la esencia y alcance del invento que se describe en el presente.

Claims (22)

1. REIVINDICACIONES Reivindico : 1- Una rueda de'ntada que comprende: Un núcleo que tiene una ranura transversal en una superficie exterior; Un anillo acoplado con la superficie exterior del núcleo; Una pieza de retención acoplada con el núcleo para retener el anillo en la superficie exterior del núcleo; y El anillo que tiene un perfil y una lengüeta en una superficie interior para acoplar de forma cooperante la ranura .
2. 2. La rueda dentada como en la reivindicación 1, en donde el núcleo además comprende una ranura circunferencial para recibir la pieza de retención.
3. 3. La rueda dentada como en la reivindicación 1, en donde el perfil del anillo comprende un 'anillo de retención.
4. 4. La rueda dentada como en la reivindicación 1, en donde el perfil del anillo comprende un perfil dentado.
5. 5. Una rueda dentada que comprende: Un núcleo; : Un anillo acoplado con el núcleo, el anillo con un perfil en una superficie exterior y que tiene una lengüeta que se proyecta radialmente hacia adentro y se extiende transversalmente en una superficie interior; El núcleo que comprende una ranura para acoplar en forma cooperante la lengüeta; Una pieza de retención acoplada con el núcleo para sostener el anillo en el núcleo; y El anillo comprende poliuretano.
6. 6. La rueda dentada como en la reivindicación 5, en donde el perfil comprende dientes.
7. 7. La rueda dentada como en la reivindicación 5 adherida a la rueda de una motocicleta.
8. 8. La rueda dentada como en -' la reivindicación 5, en donde la pieza de retención comprende un anillo de retención.
9. 9. La rueda dentada como en la reivindicación 8, en donde el núcleo además comprende una ranura circunferencial para recibir el anillo de retención.
10. 10. Una rueda dentada que comprende: Un núcleo que tiene una ranura transversal en una superficie exterior; Un anillo acoplado con el núcleo; El anillo con un perfil en una superficie exterior y que tiene una lengüeta en una superficie interior, la lengüeta que acopla en forma cooperante la ranura; y Una primera y segunda piez . de retención acopladas con el núcleo en cada lado del anillo para retener el anillo en la superficie exterior del núcleo.
11. 11. La rueda dentada como en la reivindicación 10, en donde el núcleo además comprende una primera y segunda ranura circunferencia colocadas en cada lado del anillo para recibir la primera y segunda pieza de retención.
12. 12. La rueda dentada como en la reivindicación 11, en donde cada pieza de retención comprende un anillo de retención.
13. 13. La rueda dentada como en la reivindicación 10, en donde el anillo comprende un perfil dentado.
14. 14. La rueda dentada como en la : reivindicación 10, en donde cada pieza de retención comprende un reborde que tiene un radio (ID3) mayor que el radio (IDl) del anillo.
15. 15. La rueda dentada como en la reivindicación 10, en donde el anillo comprende- poliuretano, poliamida, poliestireno, polietileno o una combinación de dos o más de lo anterior.
16. 16. Un sistema de suspensión de motocicleta que comprende : · . Una primera rueda dentada que comprende : ün núcleo que tiene una ranura transversal en una superficie exterior; Un anillo acoplado con el núcleo, el anillo que cuenta con una superficie para acoplar una banda; üna pieza de retención acoplada con el núcleo para retener el anillo en el núcleo; El anillo que tiene un perfil y que tiene una lengüeta en una superficie interior para acoplar en forma cooperante la ranura; La rueda dentada conectada a una rueda; El anillo que comprende un material polimérico; Un bastidor; Un brazo oscilante conectado ' a pivote con un bastidor en un pivote; La rueda articulada al brazo oscilante; La pieza para absorber choques conectada entre el brazo oscilante y el bastidor; ' ·' Una segunda rueda dentada dispue'sta en forma cooperante con la primera rueda dentada ; Una pieza sinfín enganchada entre la primera rueda dentada y la segunda rueda dentada.
17. 17. La primera rueda dentada- como en la reivindicación 16, en donde el núcleo además comprende una ranura circunferencial para recibir la pieza de retención.
18. 18. La primera rueda dentada como en la reivindicación 16, en donde la pieza de retención comprende un anillo de retención .
19. 19. La primera rueda dentada como en reivindicación 16, en donde el anillo comprende un perfil dentado.
20. 20. Una rueda dentada que comprende: Un núcleo; Un anillo acoplado con el núcleo con un adhesivo, el anillo con un perfil en una superficie exterior para acoplar una banda y que tiene una lengüeta que se proyecta radialmente y se extiende transversalmente en una superficie interior del anillo, el anillo con un diámetro interior menor que el diámetro exterior del núcleo; El núcleo que comprende una ranura para acoplar en forma cooperante la lengüeta; y ., . El anillo que comprende poliuretano.
21. 21. Una rueda dentada que comprende: Un núcleo que tiene una ranura transversal en una superficie exterior; Un anillo polimérico fundido . en su lugar en la superficie exterior del núcleo; y, el anillo que tiene un perfil exterior.
22. 22. La rueda dentada como en la reivindicación 21, en donde el perfil exterior del anillo comprende un perfil dentado para acoplar una banda.