IT9021433A1 - Innesto a denti a comando elettromagnetico con rotore mobile assialmente solidalmente all'ancora - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Forma oggetto della presente invenzione un innesto a denti a comando elettromagnetico con rotore mobile assialmente solidalmente all'àncora.

Nella tecnica sono noti numerosi tipi di realizzazioni di innesti a denti frontali per la trasmissione di un moto rotatorio da un primo albero motore ad un secondo albero da porre in rotazione. In particolare sono noti innesti nei. quali uno dei due elementi di accoppiamento, detto rotore, è montato concentricamente ad un nucleo fisso elettromagnetico e presenta, in direzione assiale, una dentatura atta ad accoppiarsi con una corrispondente dentatura di un elemento, detto àncora, il quale oltre a ruotare attorno allo stesso asse del rotore può anche scorrere assialmente, richiamato dal campo magnetico del nucleo fisso, per accoppiarsi o disaccoppiarsi dal rotore, in tal modo trasmettendo meno il moto ad un terzo elemento dello mozzo da azionare In rotazione su comando.

Questi tipi di struttura tuttavia presentano alcuni inconvenienti in quanto il fatto di avere un rotore concentrico al nucleo elettromagnetico 'e un'àncora che oltre a traalare assialmente può anche ruotare attorno all'asse, obbliga a lavorazioni molto precise dei vari pezzi al fine di garantire alte precisioni dimensionali sia dei pezzi, sia delle distanze relative che ad esemplo nel caso del rotore Influenzano pesantemente la funzionalltà del campo magnetico. Inoltre tali rotori pongono il problema della scelta dei materiali in quanto, mentre il corpo rotante attorno al nucleo fisso dovrà essere di materiale dolce sensibile al campo magnetico, tipicamente a basso contenuto di carbonio, la dentatura frontale deve risultare il più possibile resistente all’usura e quindi, ad esempio, ad alto contenuto di carbonio.

Pertanto tali tipi,di innesti che risultano molto adatti per applicazioni di alta precisione quali, ad esempio, nel campo delle macchine utensili automatiche non sono compatibili con la necessità di innesti a basso costo e ridotto ingombro come per esempio si verifica nel settore automobilistico nel quale sono attualmente richiesti questi tipi di innesti ad esempio per l’inserzione comandata della trasmissione su tutte e quattro le ruote al fine.di ottenere quattro ruote motrici ogni qualvolta sia richiesto dalle particolari condizioni d' implego.

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un innesto a denti di tipo elettromagnetico nel quale sia possibile svincolare àncora e rotore dal nucleo fisso elettromagnetico eliminando In tal modo la necessità di legare il rotore alle caratteristiche elettromagnetiche e consentendo di realizzare i pezzi costituenti l'innesto con tecnoiogià e materiali poco sofisticati riducendo in tal modo i costi di produzione.

L’innesto dovrà inoltre risultare formato da un ridotto numero di pezzi di minima inerzia, facilmente assemblatili e raggiungibili per le normali operazioni di manutenzione sia ordinaria sia atraordinaria .

Tali risultati sono ottenuti dal presente trovato, che prevede un innesto a denti a comando elettro— magnetico comprendente un nucleo fisso, portante un avvolgimento atto a generare un campo magnetico ad azione assiale, un rotore solidale In rotazione ad un albero motore e atto ad essere Innestato su un corrispondente mozzo coassiale, solidale ad un albero condotto, in cui detto rotore è mobile assialmente ed è traslato, per l’accoppiamento con detto mozzo, dall'azione di richiamo esercitata da detto campo magnetico su un'àncora associata a detto nucleo fisso e mobile solo assialmente, detta àncora essendo resa solidale al rotore mediante mezzi rotazionali e di spinta.

L'innesto secondo il trovato prevede inoltre mezzi elastici di spinta agenti in senso contrario all'azione di richiamo del campo magnetico, mezzi elastici di precarica del rotore e dispositivi esterni per il controllo del comando di innesto e disinnesto che viene attivato dall'azione di richiamo del campo magnetico contro l’azione di spinta di mezzi, elastici tendenti a mantenere il rotore distanziato dal mozzo per innesti norinalmente disinseriti e dall'azione di richiamo del cauipu magnetico contro l’azione di spinta di mezzi elastici tendenti a mantenere il rotore accoppiato al mozzo per innesti normalmente inseriti.

Piti particolarmente detti mezzi elastici di spinta sono preferibilmente costituiti da almeno una molla ad azione assiale secondo l'asse di rotazione del rotore e detti mezzi rotazionali e di spinta per il collegamento tra àncora e rotore sono preferibilmente costituiti da un cuscinetto reso solidale all'àncora e al rotore per mezzo di una flangia di supporto.

Secondo il presente trovato è inoltre previsto che detti mezzi elastici di precarica siano preferìbilmente realizzati tramite molle del tipo a tazza disposte tra il cuscinetto e il rotore in modo da consentire una traslazione relativa tra gli stessi, atta a realizzare sia il recupero di eventuali differenze tra la corsa di accoppiamento del rotore e la corsa dell'àncora in battuta all’elettromagnete, sia una precarlca di sicurezza per il caso in cui al momento dell'accoppiamento i denti del rotore e quelli del mozzo si presentino affacciati anziché sfasati.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione, con riferimento ai disegni allegati, in cui. si mostra:

in figura 1 un’innesto secondo il presente trovato in sezione secondo il piano di traccia I-I di fLg. 2;

in figura 2 l’innesto in sezione secondo il plano di traccia II-II di fig. 1; in figura 3 una realizzazione in variante dell'innesto di fig. 1 in sezione secondo il piano di traccia III-III di fig. 4 e

in figura 4 l'innesto in variante in sezione secondo il plano di traccia IV-IV di flg. 3.

Come mostra la figura 1, l’innesto a denti a comando elettromagnetico secondo il trovato & sostanzialmente composto da una scatola 1 alla quale è reso solidale un nucleo fisso 2 in materiale ferromagnetico realizzato sostanzialmente a forma di ferro di cavallo, all'interno del quale è disposta una bobina 3 collegata mediante fili 4 ad una centralina di controllo di per afe nota e quindi solo schematizzata con un blocco 5.

Frontalmente alle estremità polari 2a del nucleo fisso Z viene disposta una piastra 6, denominata àncora, anch'essa in materiale ferromagnetico alla quale è resa solidale una flangia 7 con sezione sostanzialmente a "L".

Detta flangia 7 supporta solidalmente un cuscinetto 8 il cui anello interno 8a è alloggiato in una sede 9a di un rotore 9, rotazionalmente solidale ad un albero motore 10. Detto rotore 9 presenta una dentatura radiale 9a per l'accoppiamento con una corriaporidente scanalatura IOa dell'albero motore 10 e una dentatura frontale 9b per l'accoppiamento con una corrispondente dentatura llb di un mozzo 11 a sua volta montato su un cuscinetto 12, solidale all'albero motore 10, e su un cuscinetto 13 supportato dalla cassa 1.

In tal modo il mozzo 11 può ruotare folle sia rispetto all’albero motore 10 sia rispetto al nucleo fisso 2 azionando in rotazione un albero condotto 14 tramite un giunto cardanico 15.

L'innesto a denti secondo il trovato è completato da una prima molla 16 disposta tra la scatola 1 e l'Àncora 6 e agente in modo da mantenere distanziata la detta Ancora 6 dal nucleo fisso 2, e da una seconda molla 17, del tipo a tazza, disposta nella deLta sede 9a del rotore tra il cuscinetto 8 e una battuta di contenimento 9c.

Tu condizioni di riposo (fig. 1) il magnete 3 non viene eccitato e, sotto l’azione della spinta assiale esercitata dalla molla 16, l’àncora 6 viene mantenuta distanziata dal nucleo fisso 2 , conseguentemente anche il rotore 9 tramite il cuscinetto 8 viene mantenuto arretrato rispetto al mozzo 11, rimanendo disinnestato e pertanto non trasmettendo 1.1 moto al mozzo stesso e all’albero condotto 14.

Quando & richiesto l'innesto la centralina di controllo 5 eccita l 'elettromagnet e 3 il quale., richiama l'àncora 6 , contro l'azione di spinta della inolia 16, fino a che non giunge in battuta alle estremità polari 2a del nucleo 2; durante la sua corsa l'ancora trascina con sè in traslazione assiale il cuscinetto 8 e quindi il rotore 9.

Per effetto di tale traslazione i denti 9b del rotore 9 si accoppiano con i denti llb del mozzo 11, il quale, entrando in rotazione solidalmente con il rotore, trasmette il moto rotatorio all'albere condotto 14.

Qualora la corsa dell'àncora 6 fino in battuta al nucleo fisso 2 dovesse risultare di lunghezza differente dalla corsa del rotore 9 verso il mozzo per esempio a causa delle basse tolleranze di lavorazione oppure nel caso in cui i denti frontali 9b del rotore dovessero incontrare corrispondenti denti llb del rotore anziché cave il corretto funzionamento dell'innesto viene garantito dalle tuoile a tazza 17 le quali assorbono il carico assiale per il. tempo necessario al rotore per innestarsi correttamente.

Volendo successivamente disinnestare l’accoppiamento è sufficiente diseccitare la bobina 3 la quale, non esercitando piti l'azione di richiamo sull’àncora 6, lascia quest’ultima libera di ritornare alla posizione iniziale, allontanata, sotto l’effetto dell’azione di spinta esercitata dalla molla 16, trascinando con sè il rotore 9 che in tal modo si disaccoppia dal mozzo 11 ritornando alla condizione iniziale.

Nelle figure 3 e 4 è illustrato un esemplo di realizzazione, in variante rispetto a quello delle figure 1 e 2, rispetto alle quali si sono mantenuti corrispondenti riferimenti numerici per parti funzionalmente equivaienti.

Secondo tale configurazione l’innesto a denti presenta un rotore 9’ normalmente accoppiato con il mozzo 11’ sotto l’azione di spinta di una molla ad azione assiale 16’, la quale tende a spingere il rotore lontano dal nucleo fisso 2’ in direzione del mozzo 11'.

Quando è richiesto il disinnesto dell’accoppiamen-Lo (fig. 4) viene attivato l’elettromagnete 3 il quale genera il campo magnetico che attrae verso il nucleo fisso 2’ l’àncora 6' che trascina con aè, per mezzo della flangia 7* e del cuscinetto 8', Il rotore 9’che viene in tal modo allontanalo dal mozzo effettuando il disinnesto che viene mantenuto fino a che l’elettromagnete è energizzato. Lo spegnimento dell’alimentazione dell'elettroma -gnete ad esempio da parte di una centralina di controllo libera l’àncora dal vincolo e consente alla molla 16 ’ di riportare l’innesto alle normali condizioni di accoppiamento.

Come si può notare dalla precedente descrizione risulta che i momenti inerziali propri dell’innesto sono ridotti al minimo, essendo generati dalle sole masse che devono trasmettere il momento torcent e e costituite dal solo mozzo.

Risulta inoltre evidente come l'innesto possa essere considerato bilaterale non essendovi alcun vincolo specifico che determini la scelta dell'alitero motore rispetto all'albero condotto.

Molteplici varianti possono essere introdotte per la realizzazione tecnica del dettagli costruttivi., senza per questo uscire dall’ambito del trovato nelle sue caratteristiche generali.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Innesto a denti a comando elettromagnetico conprendente un nucleo fisso (2, 2') portante un avvolgimento atto a generare un campo magnetico ad azione assiale, un rotore (9, 9') solidale in rotazione ad un albero (10) motore e atto ad essere innestato su un corrispondente mozzo (11, 11') coassiale, solidale ad un albero condotto (14), caratterizzato dal fatto che detto rotore (9, 9') è mobile assialmente ed è traslato per l'accoppiamento con detto mozzo (11, 11') dall'azione di richiamo esercitata da detto campo magnetico su un’àncora (6, 6') associata a detto nucleo fisso (2, 2’) e mobile solo assialmente, detta àncora (6, 6') essendo resa solidale al rotore (9, 9') mediante mezzi rotazionali e di spinta, essendo inoltre previsti mezzi elastici di spinta agenti in senso contrario all'azione di richiamo del campo magnetico, mezzi elastici di precarica del rotore e dispositivi esterni per il controllo del comando di innesto e disinnesto.
2. 2) Innesto a denti a comando elettromagnetico secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che è di tipo normalmente disinserito e l’azione di richiamo del campo magnetico agisce per l'innesto contro l’azione di spinta di mezzi elastici tendenti a mantenere il rotore distanziato dal mozzo.
3. 3) Innesto a denti a comando elettromagnetico secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ò di tipo normalmente inserito e l’azione di richiamo del campo magnetico agisce per 11 disinnesto contro l'azione di spinta di mezzi elastici tendenti a mantenere il rotore accoppiato al mozzo .
4. 4) Innesto a denti di tipo elettromagnetico secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi elastici di spinta sono preferibilmente costituiti da almeno una molla ad azione assiale secondo l'asse di rotazione del rotore.
5. 5) Innesto a denti di tipo elettromagnetico secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi rotazionali e di spinta per il collegamento tra àncora e rotore sono preferibilmente costituiti da un cuscinetto (8) reso solidale all'àncora (6,6’) e al rotore (9, 9') per mezzo di una flangia (7, 7') di. supporto.
6. 6) Innesto a denti di tipo elettromagnetico secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto die detti mezzi elastici di precarica sono preferibilmente realizzati tramite molle del tipo a tazza (17, 17') disposte tra il cuscinetto (8) e il rotore (9, 9') in modo da consentire una traslazione relativa tra gli stessi atta a realizzare sia il recupero di eventuali differenze tra la corsa di accoppiamento del rotore e la corsa dell'àncora in battuta all'elettromagnete, aia una precarica di sicurezza per il caso in cui al momento dell'accoppiamento 1 denti del rotore e quelli del mozzo ai presentino affacciati anziché sfasati.