IT201600090658A1 - Riduttore multistadio - Google Patents

Description

RIDUTTORE MULTISTADIO

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto un riduttore multistadio, in particolare un riduttore multistadio ad assi paralleli, a ingranaggi cilindrici.

Arte nota

Sono note da tempo apparecchiature denominate riduttori, in grado di trasmettere un moto rotatorio da un albero di ingresso a un albero di uscita con riduzione del numero di giri ed eventualmente incremento della coppia trasmessa. Tali apparecchiature sono impiegate in svariati settori tecnici, in generale per l’accoppiamento di macchine motrici e macchine operatrici, quando non è opportuno o possibile effettuare un accoppiamento diretto.

Sono noti diversi tipi di riduttori, che si differenziano per la natura degli organi impiegati per operare la riduzione anzidetta. Tra di essi, i riduttori a ingranaggi impiegano rotismi opportunamente associati, per trasmettere il moto rotatorio dall’albero di ingresso all’albero di uscita con un determinato rapporto di trasmissione, o di riduzione, dato dal rapporto tra la velocità angolare dell’albero condotto o di uscita e la velocità angolare all’albero motore o di ingresso.

In particolare, nei riduttori a ingranaggi ad assi paralleli, l’albero di ingresso e l’albero di uscita sono disposti con assi paralleli.

Tali riduttori sono generalmente multistadio, in quanto prevedono una pluralità di stadi, in cui, per ciascuno stadio, una coppia di ruote dentate ad assi paralleli e di diametro differenziato sono reciprocamente impegnate, per trasmettere il moto rotatorio ricevuto dall’albero di ingresso, riducendo progressivamente il numero di giri trasmesso in uscita.

Un problema lamentato nei diversi settori industriali in cui sono impiegati tali riduttori riguarda le dimensioni di tali dispositivi, spesso non idonee alle specifiche applicazioni. Infatti per ottenere elevate coppie e/o elevate riduzioni di velocità sull’albero di uscita, i riduttori multistadio ad assi paralleli di tipo noto richiedono elevati ingombri, talvolta incompatibili con le applicazioni richieste, per predisporre gli ingranaggi necessari.

Oltre a ciò tali riduttori di taglia elevata, in grado di fornire elevate coppie o riduzioni in uscita, risultano di costruzione assai complessa, e quindi anche costosa.

Presentazione dell'invenzione

Il compito della presente invenzione è quello di risolvere i problemi citati, escogitando un riduttore multistadio che consenta di ottenere un funzionamento ottimale, in particolare fornendo elevate coppie e/o elevate riduzioni di velocità in uscita, con una costruzione compatta.

Ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire un riduttore multistadio di semplice costruzione costruttiva e funzionale, di impiego versatile, dotato di funzionamento sicuramente affidabile e di costo relativamente economico.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dal riduttore multistadio secondo la rivendicazione 1.

Una prerogativa dell’invenzione consiste nel fatto di combinare schemi cinematici di tipologia differente, epicicloidale e ad assi paralleli, in modo da consentire un funzionamento ottimale e sicuro, a ridotto ingombro.

In pratica, il riduttore multistadio secondo l’invenzione comprende almeno un gruppo di trasmissione epicicloidale associato a un gruppo di trasmissione ad assi paralleli, del tipo a ingranaggi, per trasmettere un moto rotatorio da un albero di ingresso a un albero di uscita.

Preferibilmente il gruppo di trasmissione epicicloidale prevede almeno un primo stadio epicicloidale, comprendente una prima ruota solare calettata a un primo albero, preferibilmente l’albero di ingresso, un primo gruppo di ruote satelliti, impegnate alla prima ruota solare, una prima corona fissa, a dentatura interna, impegnata dal suddetto primo gruppo di ruote satellite azionato dal moto rotazionale trasmesso dalla prima ruota solare, e un organo portasatellite vincolato agli assi del primo gruppo di ruote satelliti.

Il gruppo di trasmissione epicicloidale prevede ulteriormente un secondo stadio epicicloidale che riduce ulteriormente la velocità angolare del moto rotazionale trasmesso dal primo stadio di tipo epicicloidale. Il secondo stadio epicicloidale comprende a sua volta una seconda ruota solare, vincolata in modo solidale all’organo portasatellite del primo stadio epicicloidale, un secondo gruppo di ruote satelliti, impegnate alla seconda ruota solare, nonché una seconda corona, girevole, impegnata al secondo gruppo di ruote satelliti mediante una rispettiva dentatura interna. La seconda corona è inoltre dotata di una propria dentatura esterna, contrapposta alla citata dentatura interna, per trasmettere il moto rotazionale, a velocità angolare ulteriormente ridotta dal secondo stadio epicicloidale, al citato gruppo di trasmissione ad assi paralleli.

E’ importante rilevare che attraverso la dentatura esterna della seconda corona è possibile realizzare una ulteriore riduzione della velocità angolare del moto rotazionale trasmesso. Infatti la citata dentatura esterna è direttamente impegnata a una prima ruota dentata del gruppo di trasmissione ad assi paralleli, realizzando una rispettiva riduzione.

Secondo una prerogativa dell’invenzione, tale organo a duplice dentatura funge da collegamento tra il gruppo di trasmissione epicicloidale e il gruppo di trasmissione ad assi paralleli.

Allo stesso asse della prima ruota può essere calettata una seconda ruota, a sua volta impegnata direttamente a una terza ruota calettata su un asse parallelo, ad esempio solidale all’albero di uscita. In tale modo, a seguito dell’impegno della seconda ruota e della terza ruota anzidette, può quindi essere realizzata una quarta riduzione della velocità angolare del moto rotazionale trasmesso dal riduttore multistadio.

Grazie, in particolare, alla associazione del gruppo di trasmissione epicicloidale al gruppo di trasmissione ad assi paralleli, il riduttore multistadio presenta, a parità di coppia trasmessa e/o rapporto di riduzione, un ingombro assai ridotto, oltre che rendimenti elevati.

In altre parole, il riduttore multistadio secondo l’invenzione consente di ottenere prestazioni elevate con taglie e costi ridotti, rispetto ai riduttori ad assi paralleli di tipo noto.

Più precisamente, con riguardo agli ingombri, il riduttore multistadio secondo l’invenzione può essere contenuto all’interno di una scatola di contenimento o carcassa a due scomparti, cioè paragonabile alla carcassa richiesta da un riduttore ad assi paralleli a due soli stadi. Nello stesso spazio, invece, il riduttore multistadio secondo l’invenzione può alloggiare uno o più, ad esempio due stadi epicicloidali, ma anche gli ulteriori stadi di riduzione, almeno uno, ad esempio due ulteriori, del gruppo di trasmissione ad assi paralleli.

Secondo un aspetto particolare dell’invenzione è possibile prevedere che il riduttore multistadio comprenda ulteriormente una coppia conica in ingresso, ad esempio in luogo di uno stadio epicicloidale a corona fissa, preferibilmente il primo stadio epicicloidale citato in precedenza, in modo da trasmettere un moto di rotazione da un albero di ingresso a un albero di uscita disposti ortogonalmente. Nel caso in cui la suddetta coppia conica è introdotta in sostituzione del primo stadio epicicloidale citato in precedenza, è comunque possibile ottenere il medesimo rapporto di riduzione del caso in cui è previsto il citato primo stadio epicicloidale.

Breve descrizione dei disegni

I particolari dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita del riduttore multistadio secondo l’invenzione, illustrato a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 mostra una vista in sezione longitudinale secondo un piano mediano del riduttore multistadio in oggetto;

la figura 2 mostra una vista in sezione longitudinale di una porzione del riduttore multistadio illustrato in figura 1.

Forme di realizzazione dell'invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato nell’insieme con 1 il riduttore multistadio ad assi paralleli secondo l’invenzione.

In particolare, il riduttore multistadio 1 presenta preferibilmente ingranaggi cilindrici.

Il riduttore 1 comprende un albero di ingresso 2 atto ad essere azionato secondo un moto di rotazione attorno a un asse di ingresso A a una velocità angolare di ingresso, e un albero di uscita 3, atto a ricevere il suddetto moto di rotazione attorno a un asse di uscita B a una velocità angolare di uscita, ridotta secondo un rapporto di trasmissione, in particolare di riduzione, predeterminato, mediante la trasmissione operata dal riduttore multistadio 1 stesso.

A tale scopo il riduttore multistadio 1 prevede un gruppo di trasmissione epicicloidale 4 e un gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5, associati l’uno all’altro cinematicamente, per ricevere il moto di rotazione dall’albero di ingresso 2 e trasmettere lo stesso moto di rotazione all’albero di uscita 3, a velocità angolare ridotta secondo il suddetto rapporto di riduzione predeterminato.

L’asse di ingresso A dell’albero di ingresso 2 e l’asse di uscita B dell’albero di uscita 3 sono disposti paralleli (si veda la figura 1).

Il gruppo di trasmissione epicicloidale 4 e il gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5 sono contenuti all’interno di una scatola di contenimento 6 o carcassa, dalla quale sporgono l’albero di ingresso 2 e l’albero di uscita 3 (si veda la figura 1).

Il gruppo di trasmissione epicicloidale 4 preferibilmente riceve il moto dall’albero di ingresso 3. Lo stesso gruppo di trasmissione epicicloidale 4 comprende preferibilmente almeno un primo stadio epicicloidale 10 e un secondo stadio epicicloidale 20.

Più precisamente il primo stadio epicicloidale 10 comprende un primo pignone solare 11 vincolato in asse all’albero di ingresso 2, un primo treno di ruote satelliti 12 portate da un primo disco portasatelliti 13, girevoli tramite l’interposizione di mezzi di supporto volvente 14, preferibilmente del tipo dei cuscinetti a rullini, su relativi perni 15, e in ingranaggio con il primo pignone solare 11 e con una prima corona 16 fissa alla scatola di contenimento 6.

Al primo stadio epicicloidale10 è associato almeno il secondo stadio epicicloidale 20 comprendente a sua volta un secondo pignone solare 21 vincolato in asse al primo disco portasatelliti 13 e un secondo treno di ruote satelliti 22, girevoli tramite l’interposizione di mezzi di supporto volvente 23, preferibilmente del tipo dei cuscinetti a rullini, su rispettivi secondi perni 24 vincolati in modo fisso alla scatola di contenimento 6 del riduttore multistadio 1. Il secondo pignone solare 21 è inoltre supportato dalla medesima scatola di contenimento 6 del riduttore 1 mediante l’interposizione di mezzi di supporto volvente 25. Il secondo treno di ruote satelliti 22 è in presa con il secondo pignone solare 21 e con una seconda corona 26 che, a differenza della prima corona 16, è girevole attorno all’asse di ingresso A dell’albero di ingresso 2.

Più precisamente la seconda corona 26 girevole comprende una dentatura interna 27, mediante la quale impegna il secondo treno di ruote satelliti 22 e una dentatura esterna 28, contrapposta alla dentatura interna 27, mediante la quale è associata ad almeno un primo stadio 30 del gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5.

Il primo stadio 30 comprende in particolare una prima ruota 31, vantaggiosamente di diametro esterno maggiore del diametro della dentatura esterna 28 con la quale è in presa, per operare una ulteriore riduzione della velocità angolare del moto rotazionale trasmesso. La prima ruota 31 è rotante attorno a un asse di rotazione C di un primo albero di trasmissione 33 del primo stadio 30 ad assi paralleli, sul quale è calettata la prima ruota 31.

In pratica, la prima ruota dentata 31 è in presa alla dentatura esterna 28 della seconda corona 26 del secondo stadio epicicloidale 20, così da collegare cinematicamente il gruppo di trasmissione epicicloidale 4 al gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5.

Una seconda ruota 32 può essere ulteriormente calettata sullo stesso primo albero di trasmissione 33, per realizzare un secondo stadio 40 di riduzione, il quarto per la forma di realizzazione descritta quale esempio, del gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5. Vantaggiosamente la prima ruota 31 può presentare un diametro esterno maggiore della seconda ruota 32 ad essa coassiale.

Più precisamente, il gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5 comprende ulteriormente una terza ruota 41 calettata all’albero di uscita 3 o comunque solidale ad esso, in presa alla seconda ruota 32 calettata all’albero di trasmissione 33. Vantaggiosamente, la terza ruota dentata 41 presenta un diametro esterno maggiore della seconda ruota 32 impegnata ad essa, per ottenere la riduzione desiderata della velocità angolare del moto rotazionale trasmesso.

Ovviamente è possibile prevedere che il riduttore multistadio 1 sia dotato di ulteriori stadi ad assi paralleli.

Il funzionamento del riduttore multistadio secondo l’invenzione risulta facilmente comprensibile dalla descrizione che precede.

In una fase di azionamento, l’albero di ingresso 2 è azionato in un moto di rotazione attorno all’asse di ingresso A da un organo motore di tipo elettrico, ad esso associato in modo noto.

Il moto rotazionale è trasmesso al primo stadio epicicloidale 10 del gruppo di trasmissione epicicloidale 4, facendo ruotare attorno all’asse di ingresso A il primo pignone solare 11. La rotazione del primo pignone solare 11 provoca la rotazione, attorno al medesimo asse di ingresso A, del primo disco portasatelliti 13 in forza dell’impegno tra primo pignone solare 11 e primo treno di ruote satelliti 12 girevoli attorno ai perni 15 recati dal primo disco portasatelliti 13 stesso, nonché dell’impegno del primo treno di ruote satelliti 12 e della prima corona 16 fissa.

Il secondo pignone solare 21 vincolato in asse allo stesso disco portasatelliti 13 è dunque portato in rotazione attorno allo stesso asse di ingresso A, determinando dunque l’azionamento in rotazione del secondo treno di ruote satelliti 22 attorno ai rispettivi perni 24 fissi alla scatola di contenimento 6.

In seguito alla rotazione del secondo treno di ruote satelliti 22 attorno ai rispettivi perni 24, la seconda corona 26 è portata in rotazione attorno allo stesso asse di ingresso A. La stessa seconda corona 26 porta inoltre in rotazione, mediante l’impegno della rispettiva dentatura esterna 28, la prima ruota 31 del primo stadio 30 previsto dal gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5, attorno all’asse di rotazione C dell’albero di trasmissione 33, parallelo all’asse di ingresso A.

Infine attraverso la riduzione di velocità apportata dal secondo stadio 40 del gruppo di trasmissione ad assi paralleli 5, in virtù dell’ingranamento tra la seconda ruota 32 e la terza ruota 41, il moto rotazionale è trasmesso all’albero di uscita 3 coassiale e solidale alla medesima terza ruota 41.

Il riduttore multistadio secondo l’invenzione raggiunge pertanto lo scopo di fornire un riduttore multistadio avente una costruzione compatta, fornendo al contempo in uscita elevate coppie e/o riduzioni di velocità angolare.

Tale risultato è raggiunto principalmente grazie all'idea inventiva di dotare il riduttore multistadio 1 di un gruppo di trasmissione epicicloidale, preferibilmente di ingresso, assai compatto e performante, comprendente almeno uno stadio epicicloidale, ad esempio un primo stadio epicicloidale e un secondo stadio epicicloidale, in combinazione con un gruppo di trasmissione ad assi paralleli, preferibilmente di uscita, comprendente almeno uno stadio di riduzione con ingranaggi ad assi paralleli.

Più in particolare, l’almeno uno stadio epicicloidale comprende una corona dentata montata girevole rispetto alla scatola di contenimento del riduttore stesso, dotata di una dentatura interna e di una dentatura esterna contrapposte. Grazie alla previsione della duplice dentatura di tale corona girevole, il moto epicicloidale trasmesso, ad esempio derivante dal primo stadio epicicloidale e dal secondo stadio epicicloidale, è trasformato in un moto di rotazione ad assi paralleli, nel gruppo di trasmissione ad assi paralleli.

Ad esempio con un riduttore multistadio secondo l’invenzione, di taglia media, pari a 200, e altezza totale di 400 mm, si possono ottenere elevate prestazioni. In particolare si può ottenere un rapporto di riduzione compreso tra 71 e 630, con una velocità angolare in entrata pari a 1450 giri al minuto, una coppia massima in uscita di 15000 Nm e una potenza nominale compresa tra 35,2 kW per un rapporto di riduzione pari a 71 e 3,4 kW per un rapporto di riduzione pari a 630.

Secondo l’invenzione possono essere realizzati riduttori multistadio di ogni possibile grandezza, in particolare di ogni grandezza contemplata usualmente nei cataloghi dei riduttori ad assi paralleli di tipo noto.

Nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali impiegati, nonché la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d'esempio da tali segni di riferimento.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1) Riduttore multistadio del tipo comprendente un albero di ingresso (2) atto ad essere azionato secondo un moto di rotazione attorno a un asse di ingresso (A) a una velocità angolare di ingresso, e un albero di uscita (3), atto a ricevere un moto di rotazione attorno a un asse di uscita (B) parallelo a detto asse di ingresso (A), a una velocità angolare di uscita, ridotta secondo un rapporto di riduzione predeterminato rispetto a detta velocità angolare di ingresso, detto riduttore multistadio (1) comprendendo un gruppo di trasmissione ad assi paralleli (5) atto a trasmettere detto moto di rotazione, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente un gruppo di trasmissione epicicloidale associato a detto gruppo di trasmissione ad assi paralleli (5), per trasmettere in combinazione detto moto di trasmissione secondo detto rapporto di riduzione, detto gruppo di trasmissione epicicloidale comprendendo almeno uno stadio epicicloidale (10, 20).
2. 2) Riduttore multistadio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una corona dentata (26) a duplice dentatura, interna (27) ed esterna (28), atta ad essere connessa cinematicamente rispettivamente, mediante detta dentatura interna (27), a detto gruppo di trasmissione epicicloidale (4) e, mediante detta dentatura esterna (28), a detto gruppo di trasmissione ad assi paralleli (5), per associare detto gruppo di trasmissione epicicloidale (4) a detto gruppo di trasmissione ad assi paralleli (5).
3. 3) Riduttore multistadio secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di trasmissione epicicloidale (4) è disposto attorno a detto asse di ingresso (A) di detto albero di ingresso (2), detta corona dentata (26) a duplice dentatura essendo girevole attorno a detto asse di ingresso (A).
4. 4) Riduttore multistadio secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di trasmissione epicicloidale (4) comprende un primo stadio epicicolidale (10) e un secondo stadio epicicloidale (20) coassiali.
5. 5) Riduttore multistadio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto primo stadio epicicloidale (10) comprende un primo pignone solare (11) vincolato in asse a detto albero di ingresso (2), un primo treno di ruote satelliti (12) in ingranaggio con detto primo pignone solare (11), girevoli tramite l’interposizione di mezzi di supporto volvente (14) su relativi perni (15), un primo disco portasatelliti (13) recante detti perni (15), girevole attorno a detto asse di ingresso (A), e una prima corona (16) fissa, coassiale a detto asse di ingresso (A), impegnata a detto primo treno di ruote satelliti (12).
6. 6) Riduttore multistadio secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto secondo stadio epicicolidale (20) comprende un secondo pignone solare (21) vincolato in asse a detto primo disco portasatelliti (13) e un secondo treno di ruote satelliti (22), girevoli tramite l’interposizione di mezzi di supporto volvente (23) su rispettivi secondi perni (24) fissi a una scatola di contenimento (6) del detto riduttore multistadio (1), detto secondo treno di ruote satelliti (22) essendo in presa con detto secondo pignone solare (21) e con detta dentatura interna (27) di detta corona dentata (26) a duplice dentatura, rappresentante una seconda corona (26) girevole attorno a detto asse di ingresso (A), detta dentatura esterna (28) di detta seconda corona (26) essendo impegnata a detto gruppo di trasmissione ad assi paralleli (5).
7. 7) Riduttore multistadio secondo una delle rivendicaizoni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di trasmissione ad assi paralleli (5) comprende un primo stadio (30) di riduzione, realizzato mediante una prima ruota (31) girevole attorno a un asse di trasmissione (C) parallelo a detto asse di ingresso (A), direttamente impegnata a detta corona dentata (26) a duplice dentatura.
8. 8) Riduttore multistadio secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di trasmissione ad assi paralleli (5) comprende ulteriormente un secondo stadio (40) di riduzione, realizzato mediante una seconda ruota (32) vincolata in asse a detta prima ruota (31), e una terza ruota (41) girevole attorno a un asse (B) parallelo a detto asse di trasmissione (C), detta terza ruota (41) essendo impegnata a detta seconda ruota (32) per trasmettere detto moto di rotazione ricevuto da detto albero di ingresso (A).
9. 9) Riduttore planetario secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente una coppia conica associata a detto asse di ingresso (A) o a detto asse di uscita (B), in modo da trasmettere detto moto di rotazione da detto albero di ingresso (2) a detto albero di uscita (3), essendo detto albero di ingresso (2) e detto albero di uscita (3) disposti ortogonali.
10. 10) Riduttore planetario secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto albero di ingresso (2) e detto albero di uscita (3) sono disposti paralleli.