IT201800008127A1 - Apparato moltiplicatore di coppia - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: APPARATO MOLTIPLICATORE DI COPPIA;

La presente invenzione riguarda il settore della trasmissione del moto mediante catene cinematiche, ed in particolare un apparato per trasferire la coppia meccanica fornita da una sorgente verso un utilizzatore collegabile meccanicamente a valle di tale apparato.

Sono noti diversi tipi di giunti di accoppiamento meccanico, sia omocinetici che di altro genere, ma l’oggetto della presente invenzione concerne un apparato in grado di aumento la coppia meccanica resa disponibile all’uscita rispetto alla coppia meccanica in ingresso, pur avendo delle dimensioni complessivamente contenute.

Una trasmissione meccanica è il complesso degli organi che servono per trasmettere potenza/coppia in un sistema meccanico.

Esistono varie tipologie di accoppiamenti in grado di assolvere a questa funzione; la scelta tra una soluzione di accoppiamento piuttosto che un’altra dipende dalla natura dell’elemento motore (elemento che genera il moto), dalla natura dell’elemento condotto (elemento che riceve la potenza/coppia erogata) nonché, ovviamente, dalle necessità tecniche intrinseche per cui si devono accoppiare due elementi per mezzo dell’accoppiamento stesso.

Un accoppiamento tra gli elementi conduttore e condotto senza organi intermedi fa sì che la potenza trasmessa sia la stessa ma si mantenga costante anche il numero di giri. Rientrano in questa categoria di accoppiamenti alberi, giunti ed innesti che trasmettono appunto la potenza/coppia senza variazione del numero di giri, cioè con rapporto di trasmissione costantemente uguale ad uno. Sono i cosiddetti giunti omocinetici.

Una caratteristica peculiare della presente invenzione, consiste nel fatto che l’apparato prevede una pluralità di elementi meccanici intermedi, che definiscono una catena cinematica ad ingranaggi sempre in presa la quale, pur determinando il medesimo numero di giri dell’albero condotto rispetto al conduttore, sono installati e disposti in modo tale da produrre un aumento della coppia durante la trasmissione del modo da una elemento a quello successivo.

E’ opportuno notare che le ruote dentate potrebbero essere sostituite da ruote a frizione, ruote dentate e catene o pulegge e cinghie.

Di norma la scelta del tipo di trasmissione è dettata da numerosi fattori, tra cui la distanza tra gli alberi, l’ingombro del sistema di accoppiamento, la potenza da trasmettere, la velocità di funzionamento a regime, il rapporto di trasmissione da realizzare, le caratteristiche dell’elemento motore e dell’elemento condotto, il costo e, per ultima ma non meno importante, la manutenibilità dell’elemento.

Lo scopo principale della presente invenzione, è quello di fornire un apparato per l’accoppiamento meccanico tra due elementi rotanti (conduttore e condotto) in cui, a parità di riduzione del numero di giri dell’albero condotto rispetto al numero di giri dell’albero conduttore, la coppia disponibile in uscita è maggiore rispetto a quella disponibile in uscita con moltiplicatori di coppia attualmente noti.

Ciò è stato ottenuto, secondo il trovato, prevedendo di interporre, tra l’albero conduttore e l’albero condotto, una catena cinematica comprendente piastre, corone dentate ed ingranaggi sempre in presa, disposti su almeno due piani paralleli tra loro e perpendicolari all’asse di rotazione dell’albero condotto e conduttore, configurati e sistemati in modo tale da aumentare la coppia in uscita, grazie ad un graduale aumento dei diametri delle ruote dentate e delle corone dentate che trasmettono/ricevono il modo rotatorio, nonché della distanza .

Vantaggiosamente, l’oggetto della presente invenzione è in grado di accorpare in un solo elemento le suddette funzionalità, riducendo significativamente gli ingombri longitudinali e permettendo di mantenere l’albero conduttore coassiale all’albero condotto.

Una migliore comprensione del trovato si avrà con la seguente descrizione e con riferimento alle figure allegate, relative ad una preferita forma di realizzazione dell’invenzione, mostrata a puro titolo esemplificativo non limitativo.

Nei disegni:

Figura 1: Vista 3D di una preferita forma realizzativa dell’apparato moltiplicatore di coppia secondo l’invenzione;

Figura 2: Vista 3D dal lato anteriore che mostra gli ingranaggi interni dell’apparato, e della corona fissa;

Figura 3: Vista 3D analoga alla precedente, in cui è stato assemblato anche il disco rotante anteriore;

Figura 4: Vista 3D analoga alla Fig. 2 in cui molte ruote dentate sono state tolte per mostrare il disco rotante posteriore;

Figura 5: Vista dall’alto dell’apparato corrispondente alla Fig. 2;

Figura 6: Vista 3D del solo disco rotante posteriore con le ultime ruote della catena cinematica di trasmissione;

Figura 7: Vista dall’alto dell’apparato corrispondente alla Fig. 1 privato la corona fissa;.

Figura 8: Vista 3D dal lato posteriore che mostra gli ingranaggi interni dell’apparato e della corona rotante, senza il disco rotante posteriore e senza la corona fissa;

Figura 9: Vista 3D dal lato anteriore che mostra solo le ultime ruote della catena cinematica di trasmissione, unitamente alla sola corona anteriore rotante e al solo disco posteriore rotante.

Nella preferita forma realizzativa che si descrive a puro titolo di esempio non limitativo, l’apparato moltiplicatore di coppia secondo l’invenzione comprende i seguenti elementi:

- una “prima” ruota dentata Z1 centrale

- quattro “seconde” ruote dentate Z2

- quattro “terze” ruote dentate Z3

- otto “quarte” ruote dentate Z4

- quattro “quinte” ruote dentate Z5

- una corona dentata “fissa” Z6, coassiale alla prima ruota dentata Z1, con dentatura interna

- una corona dentata “rotante” Z7, coassiale alla prima ruota dentata Z1, con dentatura interna

- un disco rotante di supporto “posteriore” 1, sul quale sono fissati posteriormente in modo girevole i perni di tutte le ruote dentate, il quale disco è coassiale alla prima ruota dentata Z1

- un disco rotante di supporto “anteriore” 2, sul quale sono fissati anteriormente in modo girevole i perni della prima ruota Z1, delle seconde ruote Z2 e delle terze ruote Z3, il quale disco anteriore 2 è parallelo al disco posteriore 1 ed è coassiale alla prima ruota dentata Z1.

In tale esempio realizzativo, le prime e seconde ruote Z1 e Z2 hanno 60 denti; le terze ruote Z3 hanno 29 denti; le quarte ruote Z4 hanno 21 denti; le quinte ruote Z5 hanno 13 denti: le due corone fissa Z6 e rotante Z7 hanno 180 denti. Tutte le ruote Z2—Z5, tranne la prima Z1, girano folli sui propri assi di rotazione che sono tutti paralleli tra loro.

La ruota Z1 e la corona rotante Z7 sono da considerarsi come le parti iniziale e finale della trasmissione, ovvero quelle che sono in contatto con l’elemento motore e l’elemento condotto, rispettivamente. Nel gergo comune, si potrebbero indicare rispettivamente come pignone (ruota Z1) e corona (corona Z7).

L’apparato moltiplicatore di coppia oggetto della presente invenzione, nel suo complesso si presenta sostanzialmente come un disco - cioè un oggetto sostanzialmente cilindrico in cui la dimensione del diametro è sensibilmente maggiore dell’altezza - contenente degli ingranaggi: ruote dentate, pignoni, corone dentate, nonché gli organi di supporto necessari per il loro funzionamento. Tutti gli ingranaggi sono complanari o sono disposti su piani adiacenti paralleli tra loro, configurati in modo tale che il moto si trasferisca da un motore all’apparato e da questo ad un carico utilizzatore di coppia e potenza meccanica. La prima ruota Z1 e la corona rotante Z7 sono rispettivamente la ruota “motrice” (che fornisce il movimento rotatorio a tutta la catena cinematica) e la ruota “condotta” (dalla quale un carico utilizzatore può prelevare la coppia meccanica). Tutte le altre ruote/corone della catena cinematica servono a trasferire il moto dalla motrice Z1 alla condotta Z7.

Quando la trasmissione funziona da amplificatore di coppia (riduttore di velocità) è la ruota Z1 (pignone) ad essere calettata sull’albero dell’elemento conduttore, che può essere un motore. Corrispondentemente, la corona rotante Z7, disposta sul lato anteriore dell’apparato, è configurata per essere operativamente collegabile al carico utilizzatore.

All’interno dell’apparato, la prima ruota Z1 è fissata in posizione centrale. Sullo stesso piano di rotazione di questa, sono disposte a croce le quattro seconde ruote Z2, che ingranano sulla ruota motrice Z1 in modo da ricevere da essa il moto rotatorio.

Le seconde ruote Z2 sono a loro volta ingranate con le terze ruote dentate Z3, complanari alle precedenti e disposte anch’esse secondo una croce che però è ruotata di 45° rispetto alle seconde ruote Z2, in modo che ciascuna risulti posizionata tra due seconde ruote Z2 contigue, sicché il moto rotatorio delle seconde ruote Z2 viene trasmesso alle terze ruote Z3.

La catena cinematica prosegue con quattro coppie di quarte ruote Z4, in cui le ruote di ciascuna coppia sono disposte simmetricamente rispetto alla terza ruota Z3 con cui sono ingranate e dalla quale ricevono il movimento.

Secondo una prima caratteristica peculiare del trovato, dette quarte ruote Z4 hanno un’altezza maggiore rispetto alle terze ruote Z3, in modo che la loro dentatura sporga posteriormente rispetto al piano delle seconde e terze ruote, allo scopo di risultare impegnate con delle rispettive quinte ruote Z5 e trasferire ad esse il moto rotatorio.

Una seconda caratteristica peculiare del trovato, è che l’altezza di tali quinte ruote Z5 è ancora maggiore di quella delle quarte ruote Z4 ma si estende verso la parte anteriore dell’apparato, oltre il piano delle seconde e terze ruote, per ingranare e trasferire il movimento alla corona rotante Z7,

Una terza caratteristica peculiare del trovato, è che la zona centrale delle quinte ruote Z5 - cioè quella in corrispondenza dello spessore delle seconde ruote Z2 - è priva di dentatura, allo scopo di non interferire meccanicamente con la corona fissa Z6 sulla quale sono ingranate almeno dette seconde ruote Z2.

Una quarta caratteristica peculiare del trovato, è che dette seconde ruote Z2, essendo ingranate sulla corona fissa Z6, oltre a ruotare attorno al proprio asse, ruotano con i propri assi come satelliti anche attorno all’asse della prima ruota Z1 centrale motrice. Questo determina anche la rotazione dei due dischi rotanti di supporto posteriore 1 ed anteriore 2 rispetto alla stessa corona fissa Z6 la cui dentatura, lo ricordiamo, ha uno spessore ed una posizione tali da ingranare almeno con le seconde ruote Z2 e non anche con le quinte ruote Z5.

La corona rotante Z7 “condotta” anteriore, che è posta in rotazione dalle ruote Z5 (le quali oltre a ruotare attorno ai propri assi ruotano anche attorno all’asse della prima ruota Z1 “motrice”),

Secondo la presente invenzione, questa configurazione costruttiva risulta avere un momento di uscita con una coppia maggiore rispetto ai normali riduttori di velocità a planetario e satelliti. Infatti, in questi riduttori noti, il valore della coppia di uscita è proporzionale alla distanza tra gli assi di rotazione propria degli ingranaggi satelliti e l’asse centrale del riduttore. Diversamente da tali riduttori noti, nella presente invenzione, grazie alla presenza della corona rotante Z7 anteriore, si prevede che la coppia di uscita sia proporzionale al raggio di tale corona rotante Z7 che - essendo pari al raggio della corona fissa Z6 all’interno della quale si muovono le seconde ruote Z2 che fungono da satelliti - è evidentemente maggiore della suddetta distanza.

Infine, è anche opportuno notare che il numero delle seconde ruote Z2 e delle terze ruote Z3 può anche essere pari a tre invece di quattro. Analogamente, anche le quarte ruote Z4 potrebbero essere singole anziché a coppie.

La configurazione utilizzata è preferibile per avere simmetria negli sforzi e per ridurre gli attriti tra le parti in movimento

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI: 1. Apparato moltiplicatore di coppia caratterizzato dal fatto di prevedere una catena cinematica per la trasmissione del moto rotatorio comprendente, in combinazione, i seguenti elementi: - una prima ruota dentata (Z1) centrale motrice - almeno tre seconde ruote dentate (Z2) - almeno tre terze ruote dentate (Z3) - almeno tre quarte ruote dentate (Z4) - almeno tre quinte ruote dentate (Z5) - una corona dentata fissa (Z6), coassiale alla prima ruota dentata (Z1), con dentatura interna - una corona dentata rotante (Z7), coassiale alla prima ruota dentata (Z1), con dentatura interna - un disco rotante di supporto posteriore (1), sul quale sono fissati posteriormente in modo girevole i perni di tutte le ruote dentate, il quale disco è coassiale alla prima ruota dentata (Z1) - un disco rotante di supporto anteriore (2), sul quale sono fissati anteriormente in modo girevole i perni della prima ruota (Z1), delle seconde ruote (Z2) e delle terze ruote (Z3), il quale disco anteriore (2) è parallelo al disco posteriore (1) ed è coassiale alla prima ruota dentata (Z1).
2. 2. Apparato moltiplicatore di coppia secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che all’interno dell’apparato, sullo stesso piano di rotazione della prima ruota (Z1), sono disposte a croce quattro seconde ruote (Z2), che ingranano sulla ruota centrale motrice (Z1) in modo da ricevere da essa il moto rotatorio; in cui le seconde ruote (Z2) sono a loro volta ingranate con le terze ruote dentate (Z3), complanari alle precedenti e disposte anch’esse secondo una croce che è ruotata di 45° rispetto alle seconde ruote (Z2), in modo che ciascuna risulti posizionata tra due seconde ruote (Z2) contigue, sicché il moto rotatorio delle seconde ruote (Z2) viene trasmesso alle terze ruote (Z3); in cui dette quarte ruote (Z4) sono schierate in quattro coppie, in cui le ruote di ciascuna coppia sono disposte simmetricamente rispetto alla terza ruota (Z3) con cui sono ingranate e dalla quale ricevono il movimento.
3. 3. Apparato moltiplicatore di coppia secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che dette quarte ruote (Z4) hanno un’altezza maggiore rispetto alle terze ruote (Z3), in modo che la loro dentatura sporga posteriormente rispetto al piano delle seconde e terze ruote, allo scopo di risultare impegnate con delle rispettive quinte ruote (Z5) e trasferire ad esse il moto rotatorio.
4. 4. Apparato moltiplicatore di coppia secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l’altezza di dette quinte ruote (Z5) è maggiore di quella delle quarte ruote (Z4), e che detta altezza si estende verso la parte anteriore dell’apparato, oltrepassando il piano delle seconde e terze ruote (Z2, Z3), per ingranare e trasferire il movimento alla corona rotante (Z7).
5. 5. Apparato moltiplicatore di coppia secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la zona centrale delle quinte ruote (Z5) -cioè quella in corrispondenza dello spessore delle seconde ruote (Z2) - è priva di dentatura, allo scopo di non interferire meccanicamente con la corona fissa (Z6) sulla quale sono ingranate almeno dette seconde ruote (Z2).
6. 6. Apparato moltiplicatore di coppia secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che dette seconde ruote (Z2) ingranate sulla corona fissa (Z6), sono configurate in modo tale che, oltre a ruotare attorno al proprio asse, ruotano con i propri assi anche come satelliti attorno all’asse della prima ruota (Z1) centrale motrice; ottenendosi così che siano posti in rotazione anche i due dischi rotanti di supporto posteriore (1) ed anteriore (2) rispetto alla stessa corona fissa (Z6), la cui dentatura ha uno spessore ed una posizione tali da ingranare con almeno le seconde ruote (Z2) e non anche con le quinte ruote (Z5).
7. 7. Apparato moltiplicatore di coppia secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la corona rotante (Z7) condotta è posta in rotazione dalle ruote (Z5), le quali oltre a ruotare attorno ai propri assi ruotano anche attorno all’asse della prima ruota (Z1) motrice.
8. 8. Apparato moltiplicatore di coppia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ha una configurazione costruttiva tale da fornire un momento torcente di uscita con una coppia maggiore rispetto ai normali riduttori di velocità a planetario e satelliti, in cui il valore della coppia di uscita è proporzionale alla distanza radiale tra gli assi di rotazione propria degli ingranaggi satelliti e l’asse centrale del riduttore; a tale scopo essendo prevista la presenza della corona rotante (Z7), in cui la coppia di uscita è proporzionale al raggio di tale corona rotante (Z7) che - essendo pari al raggio della corona fissa (Z6) all’interno della quale si muovono le seconde ruote (Z2) che fungono da satelliti - è evidentemente maggiore della suddetta distanza radiale.
9. 9. Apparato moltiplicatore di coppia secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le prime e seconde ruote (Z1 e Z2) hanno 60 denti; le terze ruote (Z3) hanno 29 denti; le quarte ruote (Z4) hanno 21 denti; le quinte ruote (Z5) hanno 13 denti; le due corone fissa (Z6) e rotante (Z7) hanno 180 denti; in cui tutte le ruote (Z2—Z5), tranne la prima (Z1), girano folli sui propri assi di rotazione che sono tutti paralleli tra loro.