ITBG20090042A1 - Riduttore di velocita' - Google Patents

Description

“RIDUTTORE DI VELOCITÀ”

DESCRIZIONE

La presente invenzione è relativa a un riduttore di velocità.

È noto un riduttore di velocità del tipo a vite senza fine-ruota dentata con interposizione di sfere. Tale riduttore di velocità è impiegato ad esempio per realizzare un numero di giri ottimale in presenza di un motore elettrico per trazione, come noto nella tecnica.

È altresì noto un riduttore di velocità descritto da US 2003/0115981 A1. La vite senza fine è ricavata dalla conformazione esterna di un albero di azionamento in grado di imporre la rotazione di una ruota elicoidale. È prevista un’interposizione di sfere fra la vite senza fine e la ruota dentata; inoltre, è previsto un circuito interno a detto albero di azionamento per il ricircolo delle sfere, detto circuito interno essendo essenzialmente spiraliforme, per realizzare il quale è chiaramente necessario che l’albero di azionamento sia realizzato in una pluralità di blocchi. Inoltre, le sfere ruotano a contatto strette fra detta vite senza fine e detta carcassa. La carcassa è esternamente conformata con una superficie piana superiore e superfici laterali piane essenzialmente perpendicolari a detta superficie piana superiore con definizione di angolature di tipo essenzialmente a 90°. La carcassa comprende tre elementi di carcassa in successione adiacente, in cui due elementi di carcassa angolari sono separati per interposizione di un elemento di carcassa piano. Proprio l’elemento di carcassa piano è a contatto con le sfere suddette. Invece, è prevista una frapposizione fra il suddetto albero di azionamento e detti elementi di carcassa angolari mediante cuscinetti a sfera in grado di supportare il suddetto albero di azionamento.

La realizzazione della carcassa è sostanzialmente complicata, la carcassa dovendo sottostare sia a vincoli dovuti alla presenza, nella zona interna, di sfere e della vite senza fine per permettere la rotazione dell’albero di azionamento in modo ottimale e, esternamente, della pluralità di elementi di carcassa presenti, che devono apparire esternamente con una superficie esterna unica, priva di sbalzi fra elementi di carcassa consecutivi. La realizzazione di questi ultimi deve essere portata a termine secondo modalità essenzialmente laboriose, quali lo stampaggio di metalli, tali metalli presentando forme di non semplice realizzazione, oppure devono essere impiegate tecniche di lavorazione che richiedono asportazione di materiale, che sono difficili da realizzare per pezzi metallici massicci e privi di simmetria assiale.

L’impiego di un numero plurimo di elementi di carcassa complica la realizzazione di tale riduttore. Le tolleranze di lavorazione costituiscono una seria problematica, visto che la vite senza fine e le sfere sono in materiale metallico non elastico, e pertanto un piccolo difetto di fabbricazione di un elemento di carcassa comporta un inevitabile cattivo funzionamento che ne implica il disuso, o in alternativa richiederebbe l’impiego di tecniche di riparazione di non semplice attuazione, che per di più dovrebbero essere impiegate con metodi di precisione. Le considerazioni suddette valgono non solo per l’interazione fra la vite senza fine e la carcassa, ma anche fra i cuscinetti e la carcassa e pure fra i cuscinetti e l’albero di azionamento.

I suddetti problemi si rispecchiano non solo in sede di fabbricazione, ma anche in fase di manutenzione, essendo noto che l’usura comporta la perdita di materiale nelle parti usurate il ché può provocare giochi irregolari con possibilità di realizzazione di moti parassiti, ad esempio del tipo a precessione.

È chiaro che si tratta di una struttura sostanzialmente complicata che sarebbe meglio semplificare.

Scopo della presente invenzione è quello di semplificare la struttura di un riduttore di velocità.

In accordo con l’invenzione, tale problema è risolto da un riduttore di velocità del tipo a ricircolo di sfere, comprendente:

- una struttura esterna di supporto;

- un albero di azionamento ruotabile per effetto di mezzi motori esterni, detto albero di azionamento presentando una vite senza fine;

- una ruota dentata in connessione operativa con detta vite senza fine in modo da essere ruotabile per effetto della rotazione di detto albero di azionamento;

- sfere interposte fra detta vite senza fine e detta ruota dentata;

caratterizzato dal fatto di comprendere una bussola del tipo a manicotto, detta bussola essendo sostenuta da detta struttura esterna di supporto, in cui detto albero di azionamento è alloggiato in detta bussola con interposizione di un traferro in grado di ospitare dette sfere in rotolamento fra detta senza fine e detta bussola, detta bussola presentando un foro in grado di permettere la connessione operativa fra detta ruota dentata e detta vite senza fine.

In questo modo, la realizzazione del riduttore di velocità risulta semplificata sia per la realizzazione della struttura esterna di supporto, che della realizzazione della bussola, sia per la riduzione delle tolleranze richieste.

Preferibilmente, sono previsti un primo e secondo cuscinetto a sfera sostenibili da detta struttura esterna di supporto in modo da supportare detto albero di azionamento.

Preferibilmente, è previsto un distanziatore a manicotto in interposizione fra il secondo cuscinetto a sfera e la struttura esterna di supporto in modo da supportare il secondo cuscinetto a sfera.

Preferibilmente, la bussola è internamente incastrata al distanziatore.

In questo modo, si semplifica l’allineamento dell’albero di azionamento, la bussola essendo centrata nella stessa sede del secondo cuscinetto a sfera.

Preferibilmente, la struttura esterna di supporto comprende una cavità di incastro che supporta l’albero di azionamento per incastro del distanziatore. Si noti che in questo modo la struttura esterna di supporto è in grado di supportare l’albero di azionamento, ma non necessita di un numero plurimo di componenti costruttivi.

Preferibilmente, la struttura esterna di supporto ha una cavità passante di inserimento con pareti di inserimento che supportano la bussola. Si noti che in questo modo la struttura esterna di supporto supporta l’albero di azionamento essenzialmente in due punti, e che la cavità passante di inserimento non solo permette l’inserimento dell’albero di azionamento entro la struttura esterna di supporto, ma anche funge da supporto.

Preferibilmente, il diametro della cavità di incastro è pari al diametro della cavità di inserimento, ciò migliorando il posizionamento dell’albero di azionamento.

Preferibilmente, la bussola presenta primi labbri anulari esterni a contatto con le pareti di inserimento e secondi labbri anulari esterni adiacenti al distanziatore.

Preferibilmente, il riduttore di velocità è realizzato in acciaio, in particolare l’albero di azionamento, le sfere, la bussola, la ruota dentata e la struttura esterna di supporto. Ciò permette di superare le caratteristiche del bronzo, che è normalmente impiegato nelle ruote dentate secondo la tecnica nota.

Preferibilmente, l’albero di azionamento è realizzato in pezzo unico, con ciò semplificando ulteriormente la realizzazione di detto albero di azionamento.

Secondo una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, la vite senza fine è conformata in modo da adattarsi a detta ruota dentata.

La presente invenzione è anche relativa ad un motore elettrico comprendente tale riduttore di velocità.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme realizzative preferite, ma non esclusive, di forme di realizzazione preferite della presente invenzione, illustrate a titolo esemplificativo negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 mostra una vista laterale di un riduttore di velocità secondo la presente invenzione;

- la figura 2 mostra una vista in sezione secondo la linea II-II di figura 1;

- la figura 3 mostra un particolare del riduttore di velocità di figura 1

- la figura 4 mostra una vista analoga a quella di figura 2 ma per una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 5 mostra un particolare della forma di realizzazione di figura 4.

Con riferimento disegni alle figure 1-3, è illustrato un riduttore di velocità 11 del tipo a ricircolo di sfere, impiegato per la trasmissione del moto di un motore elettrico.

Il riduttore di velocità 11 presenta una struttura esterna di supporto che si concreta in un alloggiamento esterno 12. Nella presente forma di realizzazione, tale alloggiamento esterno 12 è realizzato da una carcassa a forma essenzialmente di parallelepipedo.

La struttura esterna di supporto 12 contiene, al proprio interno, un cinematismo del tipo a vite senza fine-ruota elicoidale. Tale cinematismo comprende un albero di azionamento 10 ed una ruota dentata 2.

L’albero di azionamento 10 presenta una superficie esterna essenzialmente cilindrica a parte una sezione assiale conformata a vite e che dà forma ad una vite senza fine 1.

La ruota dentata 2 è in connessione operativa con la vite senza fine 1, cosicché il moto rotatorio dell’albero di azionamento 10 è in grado di far ruotare la ruota dentata 2 per effetto del fatto che i denti di detta ruota dentata 2 ingranano nei denti di detta vite senza fine 1.

L’invenzione prevede l’interposizione, fra la vite senza fine 1 e la ruota dentata 2, di sfere 4. Tali sfere sono interposte fra i denti della ruota dentata 2 e i denti della vite senza fine 1, in modo che il moto della ruota dentata 2 sia ottenuto per spinta delle sfere 4 sui denti della ruota dentata 2.

Le sfere 4 sono in grado di rotolare sia attraverso i denti di detta ruota dentata 2 sia attraverso i denti di detta vite senza fine 1.

Vantaggiosamente, le sfere 4 sono in grado di ricircolare attraverso una cavità passante di ricircolo 30 ricavata in detto albero di azionamento 10 in corrispondenza a detta vite senza fine.

Si noti che la cavità passante di ricircolo 30 è del tipo essenzialmente dritto, senza curve. Ciò semplifica la realizzazione dell’albero di azionamento, che è in questo modo realizzato in pezzo unico.

Secondo l’invenzione, è prevista una bussola 3 del tipo a manicotto. Nella presente forma di realizzazione, tale bussola 3 è in acciaio temperato.

Tale bussola 3 è sostanzialmente coassiale all’albero di azionamento 10. Un traferro 15 distanzia detto albero di azionamento 10 dalla bussola 3. Il traferro 15 presenta una conformazione in grado di permettere la presenza di dette sfere 4. Tali sfere 4 sono pertanto in grado di rotolare a contemporaneo contatto sia di detta bussola 3 che di detta vite senza fine 1. Nella presente forma di realizzazione, ciò è ottenuto mediante un restringimento di detto traferro in corrispondenza della vite senza fine 1.

La bussola 3 comprende primi labbri anulari esterni 23 e secondi labbri anulari esterni 24 in posizioni mutuamente contrapposte. Tali labbri anulari esterni 23, 24 sono, nella presente forma di realizzazione, essenzialmente delle protrusioni del tipo a disco che si estendono radialmente dalla bussola 3.

La bussola 3 presenta un foro passante 14, ricavato su una parete di detta bussola 3, detto foro passante 14 permettendo così la connessione operativa fra la vite senza fine 1 e la ruota dentata 2. Pertanto, durante il moto, una porzione della ruota dentata 2 entra attraverso il foro passante 14 all’interno dello spazio racchiuso dalla bussola 3.

Vantaggiosamente, l’albero di azionamento 10 è supportato da un primo e da un secondo cuscinetto a sfera 16, 17. Nella presente forma di realizzazione, tali cuscinetti a sfera 16, 17 sono posti in posizioni essenzialmente estreme nei confronti dell’albero di azionamento 10. Il primo cuscinetto a sfera 16 è supportato da una flangia 32. Tale flangia 32 è incastrata a detto alloggiamento esterno 12 in modo da essere supportata da detto alloggiamento esterno 12.

Preferibilmente, anche il secondo cuscinetto a sfera 17 è supportato dall’alloggiamento esterno 12. In particolare, l’alloggiamento esterno 12 presenta una cavità di incastro 20 che supporta il secondo cuscinetto a sfera 17. È prevista l’interposizione, fra il secondo cuscinetto a sfera 17 e la cavità di incastro 20, di un distanziatore 7 che è di forma essenzialmente a manicotto. Tale distanziatore 7 è inserito, con incastro, in detta cavità di incastro 20 ed al suo interno detto cuscinetto a sfera 17 è a sua volta inserito con incastro.

Tale distanziatore 7 è un componente in acciaio.

Si noti che i secondi labbri anulari esterni 24 sono in adiacenza al distanziatore 7.

L’alloggiamento esterno 12 presenta una cavità di inserimento 21 definita da pareti di inserimento 22 ricavate in detto alloggiamento esterno 12, dette pareti di inserimento 22 essendo in grado di supportare la flangia 32 e di conseguenza il primo cuscinetto a sfera 16 e a sua volta l’albero di azionamento 10; inoltre, le pareti di inserimento 22 supportano la bussola 3 mediante i primi labbri anulari esterni 23.

Si noti che il diametro della cavità di incastro 20 è leggermente inferiore rispetto al diametro della cavità di inserimento 21; in questo modo, viene semplificato l’inserimento dell’albero all’interno di detto alloggiamento.

Gli elementi in acciaio sono realizzati in acciaio temperato.

Si noti inoltre che il diametro interno del distanziatore 7 è pari al diametro del secondo cuscinetto a sfera 17 ed al diametro esterno della bussola 3. Parimenti, il diametro interno della bussola 3 è anche pari al diametro interno del primo cuscinetto a sfera 16.

Si illustra ora come viene realizzato preferibilmente l’inserimento dell’albero di azionamento 10. A tale albero di azionamento 10 viene inizialmente applicato il secondo cuscinetto a sfera 17, la bussola 3, il primo cuscinetto a sfera 16 e la flangia 32, la quale viene fissata a detta bussola3; inoltre, il distanziatore 7 viene applicato alla bussola 3, in particolare contro i secondi labbri anulari esterni 24, che sono adiacenti al distanziatore 7. Il gruppo comprendente albero di azionamento 10, cuscinetti a sfera 16, 17 e bussola 3 viene vantaggiosamente inserito nell’alloggiamento esterno 12 attraverso la cavità passante di inserimento 21 fino al raggiungimento della cavità di incastro 20. La flangia 32 viene inoltre fissata all’alloggiamento esterno 12. Infine, la ruota dentata 2 viene inserita nell’alloggiamento esterno 12.

Vantaggiosamente, la cavità passante di inserimento 21 funge da guida durante l’inserimento. In seguito, viene inserita la ruota dentata 2 di modo da essere in connessione operativa con la vite senza fine 1.

Inoltre, vantaggiosamente, sia la bussola che il distanziatore sono pezzi a sostanziale simmetria assiale, il ché permette la lavorazione mediante tornitura, che è molto semplice. Una seconda forma di realizzazione della presente invenzione è illustrata nelle figure 4 e 5, in cui vengono impiegati gli stessi numeri di riferimento che per la precedente forma di realizzazione. Tale seconda forma di realizzazione si differenzia dalla precedente essenzialmente per il fatto che la vite senza fine 1 è conformata in modo da adattarsi alla ruota dentata 2. In particolare, la vite senza fine 1 ha una geometria ad inviluppo circolare. Vantaggiosamente, la vite senza fine 1 sporge radialmente rispetto all’albero di azionamento 10 mediante salti 40 e ciò crea sostanzialmente una zona di abbraccio fra la vite senza fine 1 e l’albero di azionamento 10. In questo modo si ottengono vantaggi strutturali derivanti dal fatto che si migliora la connessione operativa fra la ruota dentata 2 e la vite senza fine 1 per maggiore compatibilità geometrica.

È possibile realizzare, così, un gruppo di azionamento comprensivo di albero di azionamento, due cuscinetti a sfera, una bussola e un distanziatore realizzabili separatamente rispetto al riduttore di velocità ed inseribili nella struttura esterna di supporto in seguito. Non solo, ma ciò semplifica la manutenzione del riduttore di velocità, vista la sua semplicità di smontaggio.

Le tolleranze di inserimento del cosiddetto gruppo di azionamento nella struttura esterna di supporto diventano poco stringenti, la rettifica del distanziatore e dei primi labbri anulari esterni essendo un’operazione di semplice realizzazione.

È inoltre raggiunta una maggiore semplicità costruttiva rispetto, all’arte nota, per il fatto che la bussola è centrata sulla stessa sede dei cuscinetti a sfera, da cui deriva un allineamento ottimale.

In questo modo si riduce il gioco fra vite senza fine e ruota dentata così da richiedere una minor precisione per la lavorazione della struttura esterna di supporto ed un aumento di precisione della trasmissione del moto.

Inoltre è consentita una semplice manutenzione anche per il fatto che è semplice la rettifica della vite senza fine e della ruota dentata.

Vantaggiosamente, il fatto che la ruota dentata sia in acciaio permette che la ruota dentata sia sottoposta a minor usura rispetto che se fosse realizzata in bronzo. Come conseguenza, la ruota dentata si usura in tempi maggiori rispetto che quelli richiesti dalla tecnica nota, l’acciaio essendo meno tenero che il bronzo. Così, la precisione aumenta e allo stesso tempo l’impiego di energia diminuisce.

I vantaggi relativi all’impiego delle sfere ricircolanti sono dovuti al all’attrito volvente dovuto a dette sfere, che è minore dell’attrito radente che sarebbe realizzato in assenza di sfere interposte fra i denti della vite senza fine e i denti della ruota dentata.

Vantaggiosamente, il presente riduttore di velocità è idoneo per l’impiego in motori elettrici a due poli a 3000 giri/min.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Riduttore di velocità (11) del tipo a ricircolo di sfere, comprendente: - una struttura esterna di supporto (12); - un albero di azionamento (10) ruotabile per effetto di mezzi motori esterni, detto albero di azionamento (10) presentando una vite senza fine (1); - una ruota dentata (2) in connessione operativa con detta vite senza fine (1) in modo da essere ruotabile per effetto della rotazione di detto albero di azionamento (10); - sfere (4) interposte fra detta vite senza fine (1) e detta ruota dentata (2); caratterizzato dal fatto di comprendere una bussola (3) del tipo a manicotto, detta bussola (3) essendo sostenuta da detta struttura esterna di supporto (12), detto albero di azionamento (10) essendo alloggiato in detta bussola (3) con interposizione di un traferro (15) in grado di ospitare dette sfere (4) in rotolamento fra detta vite senza fine (1) e detta bussola (3), detta bussola (3) presentando un foro (14) in grado di permettere la connessione operativa fra detta ruota dentata (2) e detta vite senza fine (1).
2. 2. Riduttore di velocità secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo e secondo cuscinetto a sfera (16, 17) sostenibili da detta struttura esterna di supporto (12) in modo da supportare detto albero di azionamento (10).
3. 3. Riduttore di velocità secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un distanziatore (7) del tipo a manicotto interposto fra detto secondo cuscinetto a sfera (17) e detta struttura esterna di supporto (12) in modo da supportare detto secondo cuscinetto a sfera (17).
4. 4. Riduttore di velocità secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto detta bussola (3) è internamente incastrata a detto distanziatore (7).
5. 5. Riduttore di velocità secondo una delle rivendicazioni 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detta struttura esterna di supporto (12) comprende una cavità di incastro (20) in grado di permettere il supporto di detto albero di azionamento (10) mediante incastro di detto distanziatore (7) in detta cavità di incastro (20).
6. 6. Riduttore di velocità secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura esterna di supporto (12) comprende una cavità passante di inserimento (21) con pareti di inserimento (22) in grado di supportare detta bussola (3).
7. 7. Riduttore di velocità secondo entrambe le rivendicazioni 3 e 6, caratterizzato dal fatto che il diametro di detta cavità di incastro (20) è maggiore rispetto al diametro di detta cavità di inserimento (21).
8. 8. Riduttore di velocità secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta bussola (3) presenta primi labbri anulari esterni (23) a contatto con dette pareti di inserimento (22) e secondi labbri anulari esterni (23) adiacenti a detto distanziatore (7).
9. 9. Riduttore di velocità secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero di azionamento (10), dette sfere (4), detta bussola (3), detta ruota dentata (2) e/o detta struttura esterna di supporto (12) sono realizzati in acciaio.
10. 10. Riduttore di velocità secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero di azionamento (10) è realizzato in pezzo unico.
11. 11. Riduttore di velocità secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta vite senza fine (1) è conformata in modo da adattarsi a detta ruota dentata (2).
12. 12. Motore elettrico comprendente un riduttore di velocità secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.