IT201900002211A1 - Trasmissione per cancelli a vite senza fine e corona dentata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione avente per TITOLO “Trasmissione per cancelli a vite senza fine e corona dentata"

Il trovato riguarda una trasmissione per cancelli a vite senza fine e corona dentata, secondo la parte generale della rivendicazione 1.

Il presente trovato è relativo alle porte a battente per la chiusura di cancelli e simili ed al relativo sistema di azionamento motorizzato. Si tratta di un attuatore a pistone in cui almeno un elemento della trasmissione di potenza tra motore ed elemento di spinta del pistone è costituito dall’accoppiamento di una vite senza fine e di una corona dentata.

Allo stato dell’arte sono noti svariati tipi di attuatori con trasmissioni a vite senza fine e corona.

Comunemente tale corona è realizzata in bronzo, mentre la vite senza fine è realizzata in acciaio carbocementato. Durante l’ingranamento della vite senza fine sulla corona si possono verificare dei problemi di rumorosità legati a diversi fattori.

I principali possono essere:

- diametri primitivi non accoppiati, a causa di lavorazioni fuori tolleranza;

- eccessive vibrazioni dell’albero motore a causa della bassa qualità del rotore del motore elettrico, o delle tolleranze di lavorazione (es. impaccamento lamierini) troppo larghe.

Anche la finitura superficiale della vite senza fine e della corona, ovvero la loro rugosità superficiale, può influenzare negativamente le prestazioni acustiche della trasmissione, traducendosi in un rumore eccessivo.

Per evitare questi problemi lo stato dell’arte prevede di lubrificare la trasmissione in bagno d’olio, oppure di utilizzare del grasso, in quantità sovrabbondante, che richiede elementi di contenimento, che nel tempo non garantiscono costanza di prestazione e necessitano di manutenzione.

Se la corona dentata è realizzata in tecnopolimero si possono ridurre le vibrazioni, ovvero l’emissione acustica, con il vantaggio di aumentare il rendimento e di conseguenza le prestazioni.

Poiché questi azionamenti sono utilizzati per azionare elementi di protezione e chiusura, il loro arresto nella posizione di chiusura deve essere garantito anche in presenza di applicazione di carichi statici o dinamici. Gli elementi di chiusura, oltre al movimento motorizzato dell’anta, devono inoltre garantire una funzione di antieffrazione.

Questa funzione può essere ottenuta utilizzando elettroserrature che bloccano l’anta vincolandola nella posizione di chiusura. Ciò non è sempre vantaggioso, in quanto è necessario aggiungere un dispositivo elettromeccanico, in genere nella parte terminale dell’anta, eseguendo un ulteriore cablaggio e gestendo un’uscita aggiuntiva alla centrale di comando.

Pertanto, è sempre più comune il fatto di utilizzare elementi di trasmissione che conferiscono all’attuatore delle caratteristiche di irreversibilità al sistema, dove per irreversibilità si intende la capacità di impedire movimenti ad azionamento a motore non alimentato, in particolare nelle posizioni di chiusura.

Si raggiungono in questo modo più finalità: da un lato si garantisce una chiusura antieffrazione, dall’altro si impedisce all’azione del vento di esercitare spostamenti dell’anta nelle posizioni intermedie tra apertura e chiusura e nella posizione di apertura.

Ciò si traduce in una maggiore sicurezza, ma determina un abbassamento del rendimento della trasmissione.

Per ottenere detta caratteristica di irreversibilità si può agire sull’angolo di inclinazione dell’elica della vite senza fine, oppure sull’avvolgimento dei denti della corona, aumentando però i costi e non garantendo la riduzione della rumorosità.

Per garantire un più elevato grado di irreversibilità si utilizzano corone dentate in bronzo, che aggiungono ottime caratteristiche di tenuta del carico.

D’altra parte, per ottenere una riduzione significativa della rumorosità sarebbe opportuno utilizzare una corona dentata in tecnopolimero (a titolo di esempio non esaustivo il Polimetilmetacrilato (PMMA)), la qual cosa però non garantisce la caratteristica di irreversibilità necessaria.

Prima di citare alcune anteriorità brevettuali si elencano le soluzioni tecniche che usualmente sono adottate per ridurre la rumorosità, al di là di lavorazioni superficiali più accurate e tolleranze costruttive stringenti. In particolare si possono profilare i denti in modo da eliminare interferenze sul profilo, utilizzare dentature di dimensioni inferiori (modulo inferiore, ma con numero maggiore di denti), utilizzare materiali antivibranti, utilizzare dentature in resina ed infine ridurre i carichi in gioco e ridurre la velocità.

Si citano a titolo esemplificativo dello stato dell’arte alcune soluzioni adottate al fine di ridurre l’emissione acustica di questo tipo di trasmissione.

Il documento KR20090039109A descrive una trasmissione per servosterzi elettrici a vite senza fine, nel cui albero sono ricavate delle scanalature all’interno delle quali sono inseriti degli elementi smorzatori per ridurre le emissioni acustiche. Questa soluzione, a causa della sua complessità, non si presta ad una applicazione nell’ambito di una trasmissione per attuatori per cancelli.

Nel documento CN106349687A si descrive una ruota dentata ed il suo metodo di costruzione, costituita radialmente da tre elementi; quello centrale è costituito da un inserto metallico, quello intermedio è in Nylon rinforzato da fibra di vetro, ed il più esterno è invece costituito da Nylon, ma più resistente alla usura: in questo modo si ottengono buone proprietà di resistenza ed al contempo una significativa riduzione del rumore. Anche in questo caso, la complessità della lavorazione degli elementi costituenti ed il relativo montaggio sono complessi e non adatti ad ottenere il risultato richiesto. Si tratta infatti di combinare assieme le caratteristiche di bassa rumorosità di una ruota dentata in tecnopolimero, con le caratteristiche di irreversibilità e di tenuta del carico di una corona realizzata in un materiale tradizionale, ovvero in bronzo. Osservando la superficie di contatto tra i denti della corona dentata e la vite senza fine, si può dedurre che il primo contatto tra vite senza fine e corona avviene sulla parte esterna dei denti della corona. Il primo contatto tra dente e vite senza fine è la fonte di vibrazioni e di conseguenza di emissioni acustiche. In maniera simile si può dedurre che la parte centrale del dente è quella che trasmette la maggior parte della coppia e, in caso di arresto del moto, è quella che respinge un eventuale carico applicato nel caso di tentativi di effrazione, ovvero garantisce l’irreversibilità dell’attuatore.

Ciò premesso, si possono ottenere tutte le caratteristiche richieste combinando diversi materiali per realizzare la corona dentata. Essa è infatti stata suddivisa in tre sezioni longitudinali: la centrale è realizzata in bronzo, mentre quelle laterali sono realizzate in tecnopolimero.

Essendo l’attuatore a moto alternato per garantire apertura e chiusura della porta del cancello, la zona di contatto tra vite senza fine e corona avviene su entrambe le aree periferiche del dente, a seconda della direzione di manovra.

Le aree di primo contatto del dente della corona e vite senza fine, ovvero le aree esterne del dente, sono quindi realizzate in tecnopolimero: l’area centrale utile alla trasmissione di coppia e alla irreversibilità della trasmissione è realizzata in bronzo. Scopo del presente trovato è quello di realizzare una trasmissione per cancelli a vite senza fine e corona dentata, in grado di garantire caratteristiche di irreversibilità di coppia e di emissioni acustiche superiori rispetto ai dispositivi consimili di tipo noto, ovviando in questo modo agli inconvenienti sopra citati dei suddetti.

Il trovato verrà meglio definito mediante la descrizione di una sua possibile forma di realizzazione, resa a solo titolo di esempio non limitativo, con l’aiuto delle tavole dei disegni allegati, dove:

- nella figura 1 (Tav. I) è rappresentata una vite in sezione di un pistone per l’azionamento di cancelli a battente;

- nella figura 2 (Tav. II) è rappresentata la trasmissione a vite senza fine e corona dentata;

- nella figura 3 (Tav. III) è rappresentata una vite in sezione effettuata mediante un piano verticale della trasmissione di figura 2;

- nella figura 4 (Tav. IV) è rappresentata un particolare della sezione con le aree di contatto tra vite senza fine e denti della corona;

- nella figura 5 (Tav. V) è rappresentata una vista in esploso della corona dentata con gli elementi che la costituiscono.

Nella figura 1 è rappresentato in sezione un attuatore 1, a titolo di esempio. Esso è costituito da un braccio telescopico 2 vincolato alla sua estremità sinistra ad un’anta di cancello (qui non rappresentata) e solidale ad una chiocciola 6 che è accoppiata mediante scorrimento ad una vite elicoidale 5, alla cui estremità destra è calettata una corona dentata 8, che costituisce un elemento della trasmissione 4. La trasmissione 4 è costituita da una vite senza fine 7 accoppiata ad una corona 8, la vite senza fine essendo solidale all’albero del motore 3. La rotazione della vite elicoidale mette in scorrimento la chiocciola 6, che spinge o tira il braccio telescopico 2, riducendo o aumentando la lunghezza totale dell’attuatore. Nella figura 2 è rappresentata la trasmissione 4 costituita dalla corona dentata 8, accoppiata alla vite senza fine 7. La vite senza fine 7 è a sua volta solidale all’albero del motore (qui non rappresentato). La rotazione della vite senza fine può avvenire in senso orario o antiorario in funzione della direzione da dare al braccio telescopico 2, ovvero se si vuole aprire o chiudere l’anta di cancello. In figura 2 si possono individuare gli elementi 81, 82 e 83 che, sistemati a pacco e con i denti allineati, costituiscono la corona dentata 8. L’elemento centrale 82 è in bronzo, mentre gli elementi 81 e 83 sono in tecnopolimero (a titolo di esempio non limitativo costituito da PMMA).

In figura 3 è rappresentata una vista in sezione della trasmissione; la boccola 84 è inserita nel foro interno della corona dentata 8, ovvero dei tre elementi 81, 82, 83 che la costituiscono, ed è in presa su di essa tramite le scanalature 85, sulle quali scorre la sua dentatura interna 86.

La costruzione della corona dentata risulta più chiara in figura 5, che rappresenta una vista in esploso della corona dentata 8, dei suoi elementi 81, 82, 83 e della relativa boccola 84.

In figura 5 sono rappresentate le aree di contatto tra i denti dell’accoppiamento tra vite senza fine 7 e corona 8. A causa dell’angolo dell’elica, la prima area di contatto tra i denti della corona dentata 8 e la vite senza fine è quella esterna, che corrisponde agli elementi 81 e 83 della corona dentata 8. L’area di ingranamento a maggiore contatto, ovvero quella che trasmette la parte maggiore di coppia è invece rappresentata dall’elemento 82, ovvero da quello centrale ed è realizzata in bronzo. Si è potuto rilevare, da prove effettuate, che la trasmissione così descritta ha permesso di abbattere l’emissione sonora di almeno 10 dB, mantenendo invariate le caratteristiche di irreversibilità richieste e mantenendo immutato il valore di coppia trasmesso.

Ovviamente sono possibili realizzazioni di elementi con diverse dimensioni e di materiali diversi, purché il tutto rientri nel concetto inventivo definito dalle seguenti rivendicazioni.

Identificazione delle parti

1 Attuatore

2 Braccio telescopico

3 Motore

4 Trasmissione

5 Vite elicoidale

6 Chiocciola

7 Vite senza fine

8 Corona dentata

81 Elemento esterno della corona dentata

82 Elemento centrale della corona dentata

83 Elemento esterno della corona dentata

84 Boccola

85 Scanalatura della boccola

86 Dentatura interna della corona

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. TRASMISSIONE PER CANCELLI A VITE SENZA FINE E CORONA DENTATA, del tipo costituito da un attuatore (1) a pistone (2), dotato di una trasmissione ottenuta dall’accoppiamento di una corona dentata (8) e di una vite senza fine (7), detto dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che la corona dentata (8) è costituita da tre elementi (81, 82, 83) longitudinalmente accoppiati mediante una boccola (84) e dal fatto che i due elementi esterni (81, 83) sono in tecnopolimero, mentre quello centrale è in metallo.
2. 2. DISPOSITIVO, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli elementi esterni (81, 83) sono realizzati in PMMA.
3. 3. DISPOSITIVO, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la boccola (84) è inserita nel foro interno della corona dentata (8) ed è in presa su di essa tramite una scanalatura (85), sulla quale scorre una sua dentatura interna (86).
4. 4. DISPOSITIVO, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la prima area di contatto tra i denti della corona dentata (8) e la vite senza fine (7) è quella esterna, che corrisponde agli elementi esterni (81, 83) della corona dentata (8).