IT201800010887A1

IT201800010887A1 - Gabbia per un cuscinetto a sfere

Info

Publication number: IT201800010887A1
Application number: IT102018000010887A
Authority: IT
Inventors: Ezio Artero; Piero Santangelo
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-07
Also published as: CN111288086A; US20200182300A1; DE102019218148A1

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: GABBIA PER UN CUSCINETTO A SFERE

DESCRIZIONE

Settore Tecnico dell’Invenzione

La presente invenzione è relativa ad una gabbia per un cuscinetto a sfere, in particolare ad una gabbia comprendente un filo a meandro definente, per ciascuna sfera, un rispettivo alloggiamento.

Tecnica Nota

Gabbie per cuscinetti, in particolare gabbie comprendenti un filo a meandro, ovvero un filo sagomato attorno ad un asse di rotazione del cuscinetto in guisa da realizzare per ciascuna sfera un rispettivo alloggiamento, sono note, ad esempio, dalla domanda di brevetto internazionale WO 2016/096426, oppure dalla domanda di brevetto francese FR1559253, nelle quali domande sono descritte gabbie per cuscinetti a corpi volventi, quali rulli o sfere, nelle quali il filo a meandro è provvisto di elementi separatori e/o trattenitori associati a ciascun alloggiamento per separare tra loro due alloggiamenti contigui e/o per trattenere all’interno di ciascun alloggiamento il relativo corpo volvente.

Le gabbie descritte nelle domande di brevetto sopra menzionate, pur presentando l’indubbi vantaggio di essere realizzate in modo piuttosto economico sagomando semplicemente un filo a meandro, presentano alcuni inconvenienti dovuti per l’appunto alla presenza dei citati elementi separatori e/o trattenitori che ne aumentano sia i costi sia la difficoltà di produzione.

Sintesi dell’Invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una gabbia per un cuscinetto a sfere, la quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una gabbia per un cuscinetto a sfere avente le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.

Breve Descrizione dei Disegni

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica esplosa di una prima preferita forma di realizzazione di una gabbia per un cuscinetto a sfere realizzata secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista prospettica, con parti asportate per chiarezza, della gabbia per un cuscinetto a sfere della figura 1;

- la figura 3 è una vista in sviluppo lineare della gabbia per un cuscinetto a sfere della figura 2;

- la figura 4 è una vista prospettica, con parti asportate per chiarezza, di una seconda preferita forma di realizzazione della gabbia per un cuscinetto a sfere della figura 1; e

- la figura 5 è una vista in sviluppo lineare della gabbia per un cuscinetto a sfere della figura 4.

Descrizione Dettagliata

Con riferimento alla figura 1, con 10 è indicato nel suo complesso un cuscinetto volvente presentante un asse X di rotazione e comprendente un anello 11 interno, un anello 12 esterno e una pluralità di corpi 13 volventi, in questo caso sfere, cui, d’ora in poi si farà riferimento, le quali sono interposte tra l’anello 11 interno e l’anello 12 esterno per permettere una rotazione relativa tra i due anelli 11 e 12, e presentano i rispettivi centri sfera disposti su una circonferenza, definita “pitch circle” nota e non illustrata, con un diametro D1. Il cuscinetto 10 comprende, inoltre, una gabbia 20 per mantenere distanziate le sfere 13 tra loro evitandone il contatto, e per creare degli spazi necessari all’eventuale insediamento di lubrificante.

La gabbia 20 comprende un filo 21 a meandro, ovvero un filo 21, preferibilmente, ma non necessariamente realizzato di materiale metallico, che viene sagomato e sviluppato attorno all’asse X di rotazione su un piano cilindrico K di sviluppo (non illustrato) per definire una pluralità di alloggiamenti 22, i quali sono uniformemente distribuiti attorno all’asse X, e ricevono, ciascuno, una relativa sfera 13 del cuscinetto 10 a sfere. In particolare, nell’esempio di attuazione testé descritto della presente invenzione, il piano cilindrico K di sviluppo è coassiale all’asse X di rotazione e presenta un diametro D2 di dimensioni inferiori alle dimensioni del diametro D1: tale geometria della gabbia 20 rispetto alla dimensione delle sfere 13 che deve trattenere, permette di esercitare una minore forza di inserzione della gabbia 20 nel cuscinetto 10 essendo necessaria una minore flessione della gabbia 20 durante il montaggio e rappresenta, pertanto, un primo vantaggio tecnico della gabbia 20 secondo la presente invenzione.

Al fine di mantenere distanziate tra loro le sfere 13 evitandone il contatto tra loro, la gabbia 20 comprende, inoltre, per ciascuna coppia di alloggiamenti 22 attigui, un elemento separatore 23, il quale è disposto tra ciascuna coppia di alloggiamenti 22 attigui, e presenta, nel piano cilindrico K di sviluppo, una forma sostanzialmente trapezoidale. Gli elementi separatori 23 sono, pertanto, disposti circonferenzialmente affiancati e definiscono tra loro, nonché delimitano tra loro, un’apertura 24 assiale per ciascun relativo alloggiamento 22, il quale, se da un lato assiale è aperto in corrispondenza della relativa apertura 24, da un lato assiale opposto a quello della relativa apertura 24, è assialmente delimitato da un segmento 25 anulare del filo 21 a meandro. I segmenti 25 anulari di ciascun alloggiamento sono connessi ai segmenti 25 anulari degli altri alloggiamenti 22 mediante gli elementi separatori 23 e sono disposti tutti su una medesima circonferenza giacente nel piano cilindrico K di sviluppo.

Secondo la preferita forma di attuazione della gabbia 20 della presente invenzione illustrata anche nelle figure 2 e 3, ciascun elemento separatore 23 è formato da un rispettivo segmento 26 anulare presentante uno sviluppo lineare di dimensioni inferiori alle dimensioni di uno sviluppo lineare del rispettivo segmento 25 anulare. I segmenti 26 anulari di tutti gli elementi separatori 23 sono paralleli ai segmenti 25 anulari dei relativi alloggiamenti 22 e sono anch’essi disposti tutti su una medesima circonferenza giacente nel piano cilindrico K di sviluppo. Inoltre, ciascun elemento separatore 23 comprende due raccordi 27 di ugual raggio R2 di curvatura disposti da bande opposte del relativo segmento 26 anulare, mentre ciascun alloggiamento 22 presenta, nel piano cilindrico K di sviluppo, una forma sostanzialmente trapezoidale, e comprende, a sua volta, due ulteriori raccordi 28 di ugual raggio R2’ di curvatura disposti da bande opposte del relativo segmento 25 anulare, e due segmenti 29 obliqui connessi, ciascuno, con un relativo segmento 25 anulare mediante un relativo raccordo 28 e con un relativo segmento 26 anulare mediante un relativo raccordo 27. I raggi R2’ di curvatura dei raccordi 28 sono di dimensioni uguali alle dimensioni dei raggi R2 di curvatura dei raccordi 27.

In altre parole, la gabbia 20 costituita dal filo 21 a meandro è definita da una successione segmenti 26 anulari, raccordi 27, segmenti 29 obliqui, raccordi 28, segmenti 25 anulari e raccordi 28, che conferiscono alla gabbia 20 stessa una struttura sufficientemente rigida per trattenere le sfere 13 in posizioni distanziate le une dalle altre, e, allo stesso tempo, una struttura parimenti elastica per consentire un facile montaggio della gabbia 20 all’interno del cuscinetto 10.

Ai fini di contenere ciascuna sfere 13 all’interno del relativo alloggiamento 22, e, ciascun alloggiamento 22 presenta, nella forma di attuazione della gabbia 20 illustrata nelle figure 2 e 3, tre punti P di riscontro tra sfere 13 e filo 21 a meandro, i quali punti P giacciono tutti sullo stesso filo 21 a meandro, e, in particolare, un punto P giace sul segmento 25 anulare del relativo alloggiamento 22, e due ulteriori punti P giacciono sui due elementi 23 separatori afferenti il medesimo alloggiamento 22. Il posizionamento dei punti P di riscontro permette di contenere le sfere 13 all’interno dei relativi alloggiamenti 22 e, ovviamente, anche di evitare che la gabbia 20 sia espulsa accidentalmente all’esterno del cuscinetto 10. I punti P che giacciono sui due elementi 23 separatori sono disposti sui due elementi 23 separatori sostanzialmente in corrispondenza dell’apertura 24 del relativo alloggiamento 22, mentre il punto P che giace sul segmento 25 anulare è disposto sul segmento 25 anulare stesso in posizione diametralmente opposta alla relativa apertura 24 rispetto alla relativa sfera 13. In buona sostanza, i tre punti P di riscontro sono disposti ai vertici di un triangolo equilatero contenente al proprio interno una relativa sfera 13 e se i due punti P che giacciono sui due elementi 23 separatori evitano la fuoriuscita della sfera 13 dall’alloggiamento 22 attraverso l’apertura 24, il punto P che giace sul segmento 25 anulare definisce un riscontro assiale per la sfera 13 all’interno del relativo alloggiamento 22. Infine, tra ciascuna sfera 13 e i tre relativi punti P di riscontro è presente un gioco, ovvero una luce, per contenere al massimo la frizione fra sfere 13 e filo 21 di meandro.

La forma alternativa di attuazione della gabbia 20 sopra descritta e illustrata nelle figure 4 e 5 è relativa sempre ad una gabbia 50 per un cuscinetto 10, laddove la gabbia 50 comprende sempre un filo 21 a meandro, e differisce dalla gabbia 20 per la forma che ciascun alloggiamento 22 presenta nel piano K cilindrico di sviluppo. Infatti, nella gabbia 50 illustrata nelle figure 4 e 5, ciascun alloggiamento 22 presenta, nel piano K cilindrico di sviluppo, una forma sostanzialmente esagonale, e, pertanto, i punti P di riscontro passano dai precedente tre, agli attuali cinque, di cui tre sono posizionati come già precedentemente descritto, mentre altri due punti P di riscontro sono posizionati sostanzialmente ai lati di ciascuna sfera 13 grazie alla particolare conformazione a V allargata che viene conferita ai segmenti 29 della gabbia 50.

Nella gabbia 50, infatti, ciascun segmento 29 è composto di due tratti 29a e 29b connessi tra loro da un raccordo 51 presenta un rispettivo raggio di curvatura R1 di dimensioni uguali alle dimensioni dei raggi R1 di curvatura dei raccordi 27 e 28 della gabbia 50. Giacchè nella gabbia 50 il numero di tratti lineari che compongono ciascun alloggiamento 22 è maggiore del numero di tratti lineari che compongono ciascun alloggiamento della gabbia 20, l’ampiezza dei raggi R1 di curvatura risulterà essere maggior all’ampiezza dei raggi R2 sopra descritti.

Le geometrie degli alloggiamenti 22 esagonali della gabbia 50 migliorano, rispetto alle geometrie trapezoidali sopra descritte per la gabbia 20, la ritenzione delle sfere 13 aumentando, per l’appunto, i punti P di riscontro tra gabbia 50 e ciascuna sfera 13.

Sia nella gabbia 20, sia nella gabbia 50 sopra descritte, il filo 21 a meandro può essere realizzato di materiale metallico a sezione circolare, oppure quadrata, oppure, ancora, rettangolare e viceversa, volendo contribuire, a seconda delle condizioni di lavoro, con la forma della sezione alla rigidezza della struttura della gabbia 20 o 50 evitando, quindi, eventuali deformazioni sotto carico.

Inoltre, sia nella gabbia 20, sia nella gabbia 50 sopra descritte, il filo 21 a meandro può presentare rispettive estremità 40 libere, ovvero senza alcuna chiusura meccanica, o alcuna continuità fisica tra le due estremità 40 libere stesse per permettere di adattare la geometria della gabbia 20, 50 alle sfere 13 in ogni condizione di rotazione del cuscinetto 10. Inoltre, le estremità 40 libere danno ulteriori vantaggi in termini di costi di produzione e logistica in quanto la gabbia 20, 50 può essere prodotta con sviluppo in piano per poi essere calandrata direttamente sulla linea di produzione del cuscinetto 10.

Alternativamente, le estremità 40 del filo 21 a meandro della gabbia 20 o 50 possono essere giunte, ovvero con una chiusura meccanica, o altresì una continuità fisica tra le estremità 40 stesse, permettendo alla gabbia 20, 50 il raggiungimento di altissime velocità pur mantenendo un valore dell’attrito costante e piuttosto contenuto in quanto i punti P di riscontro tra gabbia 20, 50 e sfere 13 diventano nominalmente, nel senso di rotazione del cuscinetto 10, due nel caso della gabbia 20 e tre nel caso della gabbia 5.

Inoltre, l’avere una gabbia 20 che si sviluppa unicamente in un piano cilindrico K di sviluppo il cui diametro D2 presenta dimensioni inferiori alle dimensioni del diametro D1 del “pitch circle” delle sfere 13 presenta alcuni vantaggi in termini di montaggio e ritenzione delle sfere 13 stesse in quanto una dimensione più ridotta dell’alloggiamento 21 rispetto alla relativa sfera 13 permette un corretto montaggio della gabbia 20, 50 nel cuscinetto 10, evitando che la gabbia 20, 50 si vada a posizionare su un diametro primitivo più grande di quello del cuscinetto 10, ovvero scavalcando le sfere 13 in senso radiale e perdendo, quindi, la propria funzione.

Infine, la gabbia 20, 50, presentando, come risulta evidente da quanto sopra descritto, una semplice geometria, permette costi e tempi di produzione ridotti rispetto a gabbie già note, che hanno bisogno di attrezzature e macchine dedicate con tempi di attrezzaggio e produzione più lunghi, e permette altresì anche controlli qualità più semplici.

Secondo una forma di attuazione alternativa della gabbia 20 o della gabbia 50 non illustrata, ma facilmente desumibile da quanto sopra descritto, il filo 21 a meandro può anche essere sagomato e sviluppato attorno all’asse X di rotazione su un piano conico di sviluppo: tale sviluppo si presenta particolarmente idoneo nel montaggio della relativa gabbia in cuscinetti obliqui a sfere, ovvero in quei cuscinetti nei quali l’anello 11 interno e l’anello 12 esterno presentano le rispettive piste di scorrimento delle sfere 13 spostate assialmente l’una rispetto all’altra per sopportare carichi combinati sia di tipo radiale, sia di tipo assiale.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza uscire dall'ambito del trovato come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gabbia (20)(50) per un cuscinetto (10) a sfere comprendente un filo (21) a meandro che, sviluppandosi attorno ad un asse (X) di rotazione del cuscinetto (10) a sfere (13), definisce una pluralità di alloggiamenti per ricevere rispettive sfere (13) del cuscinetto (10) a sfere (13), la gabbia (20)(50) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere, in combinazione, un elemento separatore (23) tra ciascuna coppia di alloggiamenti (22) attigui, e, per ciascun alloggiamento (22), tre punti (P) di riscontro tra sfere (13) e filo (21) a meandro per contenere le sfere (13) all’interno del relativo alloggiamento (22); l’elemento separatore (23) essendo realizzato dal medesimo filo (21) a meandro e i punti (P) di riscontro giacendo sullo stesso filo (21) a meandro.
2. Gabbia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che, per ciascun alloggiamento (22), due dei tre punti (P) di riscontro tra sfere (13) e filo (21) a meandro sono posizionati sugli elementi separatori (23).
3. Gabbia secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che ciascun alloggiamento (22) presenta un’apertura (24) assiale lateralmente delimitata da due elementi separatori (23), ed è assialmente delimitato, da banda opposta dell’apertura (24) assiale, da una porzione anulare (25) del filo (21) a meandro; un punto (P) dei tre punti (P) di riscontro tra sfere (13) e filo (21) a meandro essendo posizionato sulla porzione anulare (25) del filo (21) a meandro.
4. Gabbia secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzata dal fatto che il filo (21) a meandro si sviluppa su un piano cilindrico (K) di sviluppo coassiale all’asse (X) di rotazione e con un primo diametro (D2) di dimensioni determinate, e che, in combinazione, un secondo diametro (D1) dei centri delle sfere (13) è di dimensioni superiori alle dimensioni del primo diametro (D2).
5. Gabbia secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che ciascun elemento separatore (23) presenta, nel piano cilindrico (K) di sviluppo, una forma sostanzialmente trapezoidale.
6. Gabbia secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che ciascun alloggiamento (22) presenta, nel piano cilindrico (K) di sviluppo, una forma sostanzialmente esagonale.