ITRM980168A1

ITRM980168A1 - Giunto per alberi

Info

Publication number: ITRM980168A1
Application number: IT98RM000168A
Authority: IT
Inventors: Leland Nils Olgren
Original assignee: Gen Motors Corp
Priority date: 1997-03-20
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1999-09-16
Also published as: ITRM980168A0; DE19811904A1; US5730657A; JP2933592B2; JPH10267042A; IT1299384B1

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "GIUNTO PER ALBERI"

CAMPO TECNICO

Questa invenzione si riferisce a giunti di articolazione per alberi.

FONDAMENTO DELL'INVENZIONE

Il brevetto Statunitense 1.429.980 descrive un giunto di articolazione per alberi che include una coppia di ingranaggi su estremità opposte di un primo albero e di un secondo albero per trasferimento di coppia da un capo all'altro di un intervallo di angoli di articolazione fra gli alberi primo e secondo e un elemento di ritegno operativo per impedire separazione degli ingranaggi. L'elemento di ritegno consiste di una coppia di gusci a forma di arco bloccati assieme per formare un gabbia attorno agli ingranaggi in presa e una flangia anulare sull'elemento di ritegno insediata in una scanalatura anulare in uno degli alberi per ritegno lineare della gabbia. Un giunto di articolazione per alberi secondo questa invenzione è un perfezionamento relativo al giunto di articolazione per alberi descritto nell'anzidetto brevetto Statunitense 1.429.980.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Questa invenzione presenta un giunto di articolazione per alberi nuovo e perfezionato che include un primo ingranaggio su una estremità di un primo albero, un secondo ingranaggio su una estremità di un secondo albero che entra in presa con il primo ingranaggio, un manicotto tubolare attorno agli ingranaggi primo e secondo in presa, un reggispinta universale fra il manicotto tubolare e il primo albero, e un elemento di ritegno lineare autobloccante fra il manicotto tubolare e il secondo albero. L'elemento di ritegno lineare autobloccante include una boccola cilindrica attaccata al secondo albero per traslazione lineare come una unità con esso, avente un diametro calcolato per accoppiamento serrato nel manicotto tubolare, una pluralità di finestre nel manicotto tubolare e una pluralità di punte resilienti sulla boccola cilindrica, che vengono fatte flettere all'interno quando la estremità del secondo albero, avente secondo ingranaggio su di essa, viene inserito nel manicotto tubolare e che si espandono resilientemente nelle finestre per impedire uscita di sede del secondo albero dal manicotto tubolare. In una forma di realizzazione preferita, la boccola cilindrica ha aggetti che si estendono all'interno in una scanalatura nel secondo albero ed è divisa longitudinalmente per espansione radiale durante la installazione degli aggetti nella scanalatura. Il reggispinta universale include uno spallamento sferico sul primo albero, un anello di supporto insediato sullo spallamento sferico, una rondella anulare insediata su una pluralità di concavità sul manicotto tubolare, ed una molla compressa fra l'anello di supporto e la rondella, che spinge simultaneamente assieme l'anello di supporto e lo spallamento sferico e gli ingranaggi primo e secondo. BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 è una vista prospettica di un giunto di articolazione per alberi secondo questa invenzione;

la figura 2 è una vista in sezione ingrandita presa generalmente lungo il piano indicato dalle linee 2-2 nella figura 1;

la figura 3 è una vista in sezione presa generalmente lungo il piano indicato dalle linee 3-3 nella figura 2;

la figura 4 è simile alla figura 3 ma mostra elementi del giunto di articolazione per alberi secondo questa invenzione, in posizioni relative differenti;

la figura 5 è una vista prospettica esplosa del giunto di articolazione per alberi secondo questa invenzione;

la figura 6 è una vista presa generalmente lungo il piano indicato dalle linee 6-6 nella figura 5;

la figura 7 è una vista presa generalmente lungo il piano indicato dalle linee 7-7 della figura 5; e la figura 8 è una vista in sezione longitudinale del giunto di articolazione per alberi in conformità a questa invenzione, in una applicazione di albero dello sterzo di un veicolo a motore.

DESCRIZIONE DELLA FORMA DI REALIZZAZIONE PREFERITA

Con riferimento alle figure 1, 2 e 5-7, un giunto di articolazione 10 per alberi secondo questa invenzione, accoppia assieme, per rotazione unitaria, e per articolazione relativa, un primo albero 12 e un secondo albero 14. Una estremità sferica 16 su una testa allargata 18 del primo albero 12, è rivolta d una estremità piatta 20 sul secondo albero. Un primo ingranaggio 22 del giunto 10 per alberi consiste di una pluralità di denti 24 di ingranaggio cilindrico formati a cuneo sulla testa allargata 18, separati da una corrispondente pluralità di gole 26 sagomate a cuneo aperte attraverso la estremità sferica 16 del primo albero. I denti 24 di ingranaggio e le gole 26 convergono verso una sede concava 28 nel mezzo della estremità sferica 16 del primo albero. Un secondo ingranaggio 30 del giunto 10 per alberi consiste di una pluralità di denti 32 di ingranaggio cilindrico di forma a cuneo sulla estremità piatta 20, separati da una corrispondente pluralità di gole 34 formate a cuneo aperte attraverso la estremità piatta 20. I denti 32 di ingranaggio e le gole 34 convergono verso un elemento pilota convesso 36 nel centro della estremità piatta 20 del secondo albero.

La presa fra gli ingranaggi primo e secondo 22, 30 è caratterizzata dai denti 24 di ingranaggio del primo ingranaggio insediati in quelle rispettive delle gole 34 fra i denti 32 di ingranaggio del secondo ingranaggio, e viceversa, con l'elemento pilota convesso 36 insediato nelle sede concava 28. In quella circostanza, i denti 24, 32 di ingranaggio cooperano nel trasferire coppia fra gli alberi primo e secondo 12, 14 allo stesso tempo in cui il gioco fra la estremità sferica 16 del primo albero e la estremità piatta 20 del secondo albero consente articolazione universale, cioè articolazione in qualsiasi direzione, del primo albero relativamente al secondo albero attorno ai centri geometrici coincidenti della sede convessa 28 e dell'elemento pilota concavo 36.

Come visto in modo migliore nelle figure 2-5, un manicotto tubolare 38 del giunto 10 per alberi avente una prima estremità 40 ed una seconda estremità 42, è disposto attorno agli alberi primo e secondo 12, 14 e si sovrappone agli ingranaggi primo e secondo 22, 30 nella direzione di una linea centrale longitudinale 44 del giunto per alberi. Una dimensione Di di diametro interno del manicotto tubolare 38 superi i diametri del primo albero 12 e del secondo albero 14 e della testa allargata 18 sul primo albero per traslazione lineare non impedita relativamente agli alberi primo e secondo, nella direzione della linea centrale 44.

Un reggispinta universale 46 del giunto 10 per alberi include una pluralità di concavità 48 nel manicotto tubolare 38 vicino alla seconda estremità 42 dello stesso, una rondella anulare 50 nel manicotto tubolare insediata sulle concavità, un anello di supporto di plastica 52 e una molla ondulata 54 compressa fra l'anello di supporto e la rondella anulare. Il reggispinta universale 46 include inoltre uno spallamento sferico 56 sulla testa allargata 18 del primo albero, il olii centro geometrico coincide con il centro geometrico della cavità sferica 28, e un sede sferica 58 sull'anello di supporto 52 rivolto allo spallamento sferico.

Un elemento di ritegno lineare autobloccante 60 del giunto 10 per alberi include una boccola cilindrica 62 ed una pluralità di finestre 64 nel manicotto tubolare 38. La boccola cilindrica 62 ha una dimensione D2 di diametro esterno, figura 3, che corrisponde sostanzialmente alla dimensione di diametro interno D1 del manicotto tubolare, cioè calcolata per ottenere un accoppiamento stretto nel manicotto tubolare 38, una pluralità di aggetti 66 che sporgono radialmente all'interno, integrali, ed una pluralità di punte resilienti 68 che sporgono radialmente all'esterno, integrali. Ciascuno degli aggetti 66 si insedia in una scanalatura anulare 70 nel secondo albero 14 con una coppia di bordi laterali 72A, 72B dell'aggetto rivolti ad una corrispondente coppia di bordi laterali 74A, 74B della scanalatura anulare, per cui la boccola cilindrica è attaccata al secondo albero per traslazione lineare unitaria con esso nella direzione della linea centrale 44. Ciascuna delle punte n68 è allineata con una rispettiva delle finestre 64 nel manicotto tubolare 38 con una estremità distale 76 di ciascuna punta che poggia contro un bordo adiacente 78 della finestra per impedire uscita di sede della boccola cilindrica 62 e del secondo albero 14 dalla prima estremità 40 del manicotto tubolare.

Come visto in modo migliore nella figura 2, una dimensione D3 di luce lineare del manicotto tubolare 38 fra le concavità 48 e i bordi 78 delle finestre 64, viene calcolata per effettuare compressione lineare della molla ondulata 54 quando gli ingranaggi primo e secondo 22, 30 sono in presa. In quella circostanza, la spinta della molla ondulata viene condotta al primo albero 12 attraverso l'anello di supporto 52 e al secondo albero 14 attraverso il manicotto tubolare 38 e la boccola cilindrica 62, per cui gli ingranaggi primo e secondo vengono spinti assieme resilientemente nella direzione della linea centrale 44. Similmente, la sede sferica 58 dell'anello di supporto 52 viene spinta contro lo spallamento sferico 56 sul primo albero 12 e coopera con esso nel consentire articolazione universale del primo albero relativamente al manicotto tubolare 38 attorno al centro geometrico dello spallamento sferico 56 attraverso un angolo di circa ± 5°. La boccola cilindrica 62 mantiene allineamento lineare fra il manicotto tubolare e il secondo albero 14.

Con riferimento alle figure 3-5, il giunto 10 per alberi viene assemblato inserendo la rondella anulare 50, la molla ondulata 54 e l'anello di supporto 52 nel manicotto tubolare 38 e facendo scorrere il manicotto linearmente sul primo albero 12 da dietro la testa allargata 18 su quest'ultima fino a che l'anello di supporto si insedia sullo spallamento sferico 56. La boccola cilindrica 62 ha una divisione longitudinale 80 in essa che consente che la boccola venga espansa resilientemente, figura 4, ad un diametro sufficiente per il passaggio degli aggetti 66 al disopra dell'esterno del secondo albero 14, fino a quando gli aggetti ottengono condizione di registro con e scattano nella scanalatura anulare 70 nel secondo albero. Dopo di ciò, la estremità piatta 20 del secondo albero 14 viene inserita nella prima estremità 40 del manicotto tubolare 38 fino che gli ingranaggi primo e secondo 22, 30 entrano in presa, la molla ondulata 54 viene compressa fra la rondella anulare 50 e l'anello di supporto 52 e le punte resilienti 68 scattano nelle finestre 64 per trattenere automaticamente il secondo albero nel manicotto tubolare ed impedire perciò separazione fra gli ingranaggi primo e secondo.

Con riferimento alla figura 8, il giunto 10 per alberi secondo questa invenzione è illustrato accoppiante assieme per rotazione unitaria e articolazione universale relativa un primo segmento 82 di albero ed un secondo segmento 84 di albero di un albero dello sterzo 86 di un veicolo a motore, corrispondenti rispettivamente agli alberi primo e secondo 12, 14 sopra descritti. Il secondo segmento 84 di albero è collegato d un terzo segmento 88 di albero dell'albero dello sterzo 86 attraverso una barra di torsione 90. Un volante manuale, non mostrato, del veicolo a motore è collegato al primo segmento di albero per rotazione come unità con esso. Il terzo segmento di albero è collegato a ruote dirigibili, non mostrate, del veicolo a motore attraverso un convenzionale ingranaggio di sterzo. Sforzo manuale applicato sul volante viene trasferito alla barra di torsione attraverso i segmenti 82, 84 di albero e il giunto 10 per alberi e torce la barra di torsione contro la resistenza delle ruote dirigibili trasferita al terzo segmento di albero 88 attraverso 1'anzidetto ingranaggio di sterzo.

Un apparecchio elettrico di servocomando 92 del veicolo a motore include un alloggiamento 94 su cui sono supportati girevolmente i segmenti di albero secondo e terzo 84, 88 supportati da una coppia di cuscinetti a sfere 96A, 96B e un cuscinetto a manicotto 98. Una ruota elicoidale 100 è rigidamente attaccata al terzo segmento 88 dell'albero in una camera interna 102 dell'alloggiamento 94 ed entra in presa con una vite senza fine 104 collegata ad un albero di uscita, non mostrato, di un motore elettrico sull'alloggiamento di riduttore di velocità. Un trasduttore 106 nella camera interna 102 dell'alloggiamento del riduttore di velocità, si sovrappone ai segmenti secondo e terzo 84, 88 di albero e produce un segnale elettronico che corrisponde all'angolo di rotazione relativa fra i segmenti secondo e terzo dell'albero. Un comando elettronico, non mostrato, inserisce e disinserisce 1'anzidetto motore elettrico in conformità a segnali dal traduttore 106. Coppia di uscita del motore elettrico viene applicata all'albero di sterzo 86 attraverso la vite senza fine 104 e la ruota elicoidale 100 per integrare lo sforzo manuale applicato sull'anzidetto volante manuale.

I cuscinetti 96A, 96B, 98 sull'alloggiamento 94 di riduttore di velocità, sono cuscinetti a precisione relativamente elevata per ridurre al minimo errore di segnale di trasduttore attribuibile a centratura laterale dei segmenti 84, 88 di albero. Un cuscinetto, non mostrato, fra un piantone dello sterzo e il primo segmento 82 dell'albero, lontano dall'alloggiamento 94 di riduttore di velocità, ha maggiore tolleranza di fabbricazione per assemblaggio più facile dell'albero dello sterzo su un piantone di sterzo. Il giunto 10 per alberi secondo questa invenzione assorbe articolazione a basso angolo fra i segmenti di albero primo e secondo 82, 84 attribuibile a differenze di tolleranze di fabbricazione fra il cuscinetto che supporta il primo segmento 82 di albero e i cuscinetti che supportano i segmenti di albero secondo e terzo 84, 88. Cosa importante, il ritegno automatico del secondo segmento 84 di albero nel manicotto tubolare del giunto 10 per alberi viene compiuto ad indici consistenti con pratiche di fabbricazione di veicoli a motore a volume elevato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Giunto (10) per alberi fra un primo albero (12) ed un secondo albero (14) comprendente: una cavità concava (28) su una estremità (16) di detto primo albero (12), un elemento pilota convesso (36) su una estremità (20) di detto secondo albero (14) insediata in detta cavità concava (28), di modo che detto primo albero (12) è collegato a detto secondo albero per articolazione universale relativamente ad esso, un primo ingranaggio (22) su detta estremità (16) di detto primo albero (12) attorno a detta cavità concava (28), un secondo ingranaggio (30) su detta estremità (20) di detto secondo albero (14) attorno a detto elemento pilota convesso (36) che entra in presa con detto primo ingranaggio (22) per trasferimento di coppia fra detti alberi primo e secondo (12, 14) simultaneamente ad articolazione relativa fra di essi, un manicotto tubolare (38) supportato su detto primo albero (12) per traslazione lineare verso detto primo ingranaggio (22), un reggispinta universale (46) fra detto manicotto tubolare (38) e detto primo albero (12) operativo per limitare traslazione lineare di detto manicotto tubolare ad una posizione di sovrapposizione di detta sua estremità (16) e detto primo ingranaggio (22) e per accettare movimento girevole universale di detto primo albero relativamente a detto manicotto tubolare, e un mezzo di ritegno (60-78) fra detto secondo albero (14) e detto manicotto tubolare (38) operativo in risposta al fatto che detta estremità (20) di detto secondo albero e detto secondo ingranaggio (30) vengono inseriti in detto manicotto tubolare fino ad una posizione in cui detto primo ingranaggio (22) entra in presa con detto secondo ingranaggio e detto elemento pilota convesso (36) si insedia in detta cavità concava (28) per impedire automaticamente il distacco di detto secondo albero da detto manicotto tubolare e per spingere resilientemente detto primo ingranaggio e detto secondo ingranaggio assieme nella direzione di una linea centrale longitudinale (44) di detto giunto (10) per alberi.
2. Giunto (10) per alberi secondo la rivendicazione 1, in cui detto reggispinta universale (46) comprende: uno spallamento sferico anulare (56) su detto primo albero (12) , un anello di supporto (52) attorno a detto primo albero (12) avente una sede sferica (58) che impegna detto spallamento sferico anulare (56) su detti primo albero, una rondella anulare (50) attorno a detto primo albero (12) che poggia contro detto manicotto tubolare (38), e una molla (54) compressa fra detta rondella anulare (50) e detto anello di supporto (52) per spingere detto manicotto tubolare (38) e detto primo albero (12) in direzioni opposte parallele a detta linea centrale longitudinale (44) di detto giunto (10) per alberi.
3. Giunto (10) per alberi secondo la rivendicazione 2, in cui detto mezzi di ritegno (60-78) fra detto secondo albero (14) e detto manicotto tubolare (38) comprendono: una boccola cilindrica (62) avente un diametro che corrisponde sostanzialmente ad un diametro di detto manicotto tubolare (38), mezzi (66, 70) operativi per montare detta boccola cilindrica (62) su detto secondo albero (14) per traslazione lineare come una utilità con detto secondo albero, una pluralità di finestre (64) in detto manicotto tubolare (38), e una pluralità di punte resilienti (68) che sporgono all'esterno su detta boccola cilindrica (62) ciascuna fatta flettere all'interno da detto manicotto tubolare (38) quando detta estremità (20) di detto secondo albero (14) e detto secondo ingranaggio (30) vengono inseriti in detto manicotto tubolare e auto-sollecitata ad una posizione sporgente in una corrispondente di dette finestre (64) in detto manicotto tubolare per impegno su un suo bordo (78), quando detto primo ingranaggio (22) entra in presa con detto secondo ingranaggio (30) e detto elemento pilota convesso (36) si insedia in detta cavità concava (28).
4. Giunto (10) per alberi secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi (66, 70) operativi per montare detta boccola cilindrica (62) su detto secondo albero (14) comprendono: una scanalatura anulare (70) in detto secondo albero (14) avente una coppia di bordi laterali (74A, 74B), una pluralità di aggetti integrali (66) che sporgono all'interno su detta boccola cilindrica (62) in detta scanalatura anulare (70) aventi ciascuno una coppia di bordi laterali (72A, 72B) rivolti a quelli corrispondenti di detta coppia di bordi laterali (74A, 74B) di detta scanalatura anulare, e una divisione longitudinale (80) in detta boccola cilindrica (62) operativa per consentire l'espansione di detta boccola cilindrica per inserzione di detti aggetti integrali (66) in detta scanalatura anulare (70).