IT202000009982A1 - Unita’ cuscinetto con collare di serraggio eccentrico - Google Patents

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Ettore Bertelloni
Andrea Bertolini
Fabio Cavacece
Fabio Falaschi
Pasquale Frezza
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Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: UNITA? CUSCINETTO CON COLLARE DI SERRAGGIO ECCENTRICO
DESCRIZIONE
Settore tecnico dell?invenzione
La presente invenzione ? relativa ad un?unit? cuscinetto, provvista di un collare per il serraggio dell?anello radialmente interno su di un albero rotante. L?unit? cuscinetto siffatta ? idonea per applicazioni nell?industria manifatturiera e soprattutto per l?industria agricola in quanto di semplice ed economica realizzazione.
In particolare, l?unit? cuscinetto secondo la presente invenzione ? provvista di elementi di rotolamento ed ? dotata di un sistema di serraggio ottimizzato che prevede l?uso di un collare di serraggio eccentrico, che pu? bloccare ad un tempo sia l?albero, sia l?anello radialmente interno, rendendo i due componenti solidali tra loro.
Tecnica nota
Sono note unit? cuscinetto provviste di elementi di rotolamento e di sistemi di serraggio dell?unit? stessa su di un albero rotante.
Le unit? cuscinetto sono utilizzate per consentire il movimento relativo di un componente o gruppo rispetto a un altro componente o gruppo. L?unit? cuscinetto in genere ha un primo componente, ad esempio un anello radialmente interno, che ? fissato ad un primo componente, ad esempio un albero rotante, e un secondo componente, ad esempio un anello radialmente esterno, che ? fissato ad un secondo componente, ad esempio un alloggiamento stazionario. Tipicamente, come da esempi sopra menzionati, l'anello radialmente interno ? girevole mentre l?anello radialmente esterno ? stazionario, ma molte applicazioni prevedono che l'elemento esterno ruoti e l'elemento interno sia stazionario. In ogni caso, nelle unit? cuscinetto di rotolamento la rotazione di un anello rispetto all?altro ? consentita da una pluralit? di elementi di rotolamento che sono posizionati tra la superficie cilindrica di un componente e la superficie cilindrica del secondo componente, normalmente denominate piste di rotolamento. Gli elementi di rotolamento possono essere sfere, rulli cilindrici o conici, rullini e elementi di rotolamento similari.
Sono altres? note le unit? cuscinetto dotate di un collare di serraggio per il montaggio su un albero rotante. Questa soluzione risulta essere pi? semplice ed economica rispetto a quella che prevede l?accoppiamento forzato per interferenza dell?anello radialmente interno sull?albero rotante. Una soluzione nota consiste nell?adozione di un collare di serraggio eccentrico provvisto di una vite di pressione che effettua una presa sull?albero rotante. Allo stesso tempo, la forma eccentrica del collare, facendo ruotare il collare medesimo di un certo angolo, fa s? che si crei una superficie cilindrica di contatto tra collare e albero rotante nonch? fra collare e anello radialmente interno in modo da rendere solidali tra loro, rispettivamente, albero rotante, collare di serraggio e anello radialmente interno dell?unit? cuscinetto.
L?utilizzo del collare di serraggio eccentrico per? presenta inconvenienti legati al rumore generato e alle eccessive vibrazioni che possono danneggiare l'albero su cui sono installati.
Inoltre, nel caso di applicazioni onerose che necessitano di trasmettere elevate potenze, le prestazioni di presa tra i tre componenti (albero ? collare ? anello interno) non sono sufficienti. In tali condizioni, ? possibile arrivare anche al disimpegno e allo smontaggio del collare di serraggio dall?anello radialmente interno. Ci? pu? accadere per diversi motivi, ad esempio nel caso di vibrazioni, carichi elevati, applicazioni prestazionali, ecc.
Infine, il collare di serraggio eccentrico provvisto di una vite di pressione non si presta ad applicazioni in cui l?albero rotante pu? lavorare in entrambi i versi di rotazione. In tali situazioni, si preferisce utilizzare una soluzione priva di collare di serraggio, secondo la quale si blocca direttamente l?anello radialmente interno sull?albero rotante per mezzo di una coppia di visti di pressione. Anche questa soluzione presenta svantaggi, dal momento che complica la lavorazione dell?anello radialmente interno.
Esiste pertanto l?esigenza di definire un?unit? cuscinetto provvista di un collare di serraggio in modo tale che il serraggio risulti affidabile dal punto di vista della resistenza meccanica, non provochi rumori e/o vibrazioni eccessive e sia sostenibile dal punto di vista economico.
Sintesi dell?invenzione
Scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un?unit? cuscinetto comprendente un collare di serraggio provvista di caratteristiche che rendano il serraggio pi? efficace e che quindi sia esente dagli inconvenienti sopra descritti. In particolare, il collare ? un innovativo collare di serraggio eccentrico provvisto di due viti di pressione disposte secondo una predeterminata distanza angolare che vantaggiosamente risulta essere compresa tra 57? e 67? e ancor pi? preferibilmente pari a 62?.
Infatti, al fine di aumentare la capacit? di presa dell?unit? cuscinetto sull'albero, rispetto alle soluzioni note ? stata aggiunta un'altra vite di pressione al collare di serraggio eccentrico, secondo precisi parametri dimensionali come apparir? chiaro di seguito dalla descrizione dettagliata dell?invenzione.
Pertanto, secondo la presente invenzione viene realizzata un?unit? cuscinetto provvista di un collare di serraggio eccentrico dell?anello radialmente interno, avente le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.
Breve descrizione dei disegni
L?invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi dell?elemento di alloggiamento, in cui:
- la figura 1 mostra, in sezione trasversale, un?unit? cuscinetto provvista di collare di serraggio eccentrico, secondo un modo di attuazione della presente invenzione,
- la figura 2 ? una sezione frontale dell?unit? cuscinetto provvista di collare di figura 1, nella quale sono visibili i mezzi di serraggio del collare, - la figura 3 mostra in sezione trasversale del collare di serraggio eccentrico dell?unit? cuscinetto di figura 1,
- la figura 4 ? una sezione frontale del collare di serraggio eccentrico dell?unit? cuscinetto di figura 1,
- la figura 5 mostra in sezione trasversale, l?unit? cuscinetto di figura 1 assemblata su un albero rotante, e
- la figura 6 ? una sezione frontale dell?assemblaggio di figura 5.
Descrizione dettagliata
Facendo ora riferimento alle suddette figure, di seguito si descrive a titolo puramente esemplificativo una forma di attuazione di un?unit? cuscinetto secondo la presente invenzione.
Con riferimento particolare alla figura 1, l?unit? cuscinetto 10 per applicazioni nel settore agricolo e/o nell?industria manifatturiera - ad esempio l?industria tessile, mineraria, automobilistica, alimentare ? potr? essere interposta, ad esempio, tra un albero rotante ed un elemento di alloggiamento, non facenti parte della presente invenzione, e comprende:
- un anello radialmente esterno 31, stazionario,
- un anello radialmente interno 33, girevole attorno ad un asse di rotazione centrale Y dell?unit? cuscinetto 10,
- almeno una corona di elementi di rotolamento 32, in questo esempio sfere, interposta tra l'anello radialmente esterno 31 e l?anello radialmente interno 33,
- una gabbia 34 di contenimento dei corpi di rotolamento per mantenere in posizione gli elementi di rotolamento della corona di corpi di rotolamento 32,
- un collare di serraggio 20 eccentrico per il bloccaggio dell?anello radialmente interno su un albero rotante.
In tutta la presente descrizione e nelle rivendicazioni, i termini e le espressioni indicanti posizioni ed orientamenti quali ?radiale? e ?assiale? si intendono riferiti all?asse di rotazione centrale Y dell?unit? cuscinetto 30.
L?anello radialmente esterno 31 ? provvisto di una pista di rotolamento radialmente esterna 31?, mentre l?anello radialmente interno 33 ? provvisto di almeno una pista di rotolamento radialmente interna 33? per permettere il rotolamento della corona degli elementi di rotolamento 32 interposta tra l?anello radialmente esterno 31 e l?anello radialmente interno 33. Per semplicit? di rappresentazione grafica il riferimento 32 sar? attribuito sia alle singole sfere, sia alla corona di sfere. Sempre per semplicit?, si potr? utilizzare il termine ?sfera? in modo esemplificativo nella presente descrizione e negli allegati disegni al posto del termine pi? generico ?elemento di rotolamento? (e si utilizzeranno altres? gli stessi riferimenti numerici). Alcuni esempi di realizzazione e i relativi disegni potranno prevedere l?utilizzo di elementi di rotolamento differenti dalle sfere (ad esempio rulli) senza per questo fuoriuscire dall?abito della presente invenzione.
L?unit? cuscinetto 10 ? altres? provvista di mezzi di tenuta 35 per sigillare l?unit? cuscinetto dall?ambiente esterno.
L?unit? cuscinetto 10, secondo la presente invenzione, comprende quindi un innovativo collare di serraggio 20 eccentrico, provvisto di due viti di pressione 21, 22 che esercitano una forza di pressione e quindi di presa su un albero rotante S che non fa parte della presente invenzione. Pertanto, il collare di serraggio 20 eccentrico ha la funzione di serrare l?anello radialmente interno 33 sull?albero rotante S, rendendo questi due elementi solidali alla rotazione. Le due viti di pressione 21, 22 sono disposte secondo una predeterminata distanza angolare ? che vantaggiosamente risulta essere compresa tra 57? e 67? e ancor pi? preferibilmente pari a 62?. L?utilizzo di una seconda vite di pressione ? finalizzata ad aumentare la capacit? di presa dell?unit? cuscinetto 10 sull'albero rotante S.
Per realizzare il bloccaggio dell?albero rotante S rispetto al collare di serraggio 20 eccentrico e quindi rispetto all?anello radialmente interno, ? necessario che il collare di serraggio e l?anello radialmente interno presentino alcune particolarit? geometriche e dimensionali.
Infatti, con riferimento alle figure 1 e 2, l?anello radialmente interno 33 presenta un bordo di estremit? 330 avente uno spessore circonferenzialmente variabile, in quanto detto bordo di estremit? 330 ? lavorato tornendo la sua superficie cilindrica radialmente esterna 331 ad un diametro B avente una eccentricit? E rispetto all?asse di rotazione Y dell?unit? cuscinetto 10. Preferibilmente il valore della eccentricit? E ? compreso tra il 3% e il 4% del valore del diametro C della superficie cilindrica radialmente interna 332 dell?anello radialmente interno 33.
Inoltre, con riferimento alla figure 3 e 4, il collare di serraggio 20 eccentrico presenta un bordo di estremit? 200 avente uno spessore circonferenzialmente variabile, in quanto detto bordo di estremit? 200 ? lavorato tornendo la sua superficie cilindrica radialmente interna 201 ad un diametro A avente stessa eccentricit? E rispetto all?asse di rotazione Z del collare di serraggio 20 eccentrico. Il valore dell?eccentricit? E ? quindi lo stesso sia per la superficie cilindrica radialmente esterna 331 dell?anello radialmente interno 33, che per la superficie cilindrica radialmente interna 201 del collare di serraggio 20 eccentrico.
Il collare di serraggio 20 eccentrico presenta, inoltre, due fori filettati 23, 24 aventi diametri M e M1, preferibilmente uguali tra loro, e posizionati ad una distanza angolare ?. In questi fori filettati si avvitano le due viti di pressione 21, 22. Come si ? detto la distanza angolare ? ? compresa tra 57? e 67? e ancor pi? preferibilmente pari a 62?. Rispetto a un asse verticale X (ad esempio l?asse dell?unica vite di pressione secondo le soluzioni note) del collare di serraggio 20 eccentrico ciascun foro 23, 24 avr? preferibilmente una distanza angolare pari a 31?. Quindi la posizione angolare dei fori 23, 24 per le viti di pressione 21, 22 secondo la presente invenzione ? simmetrica rispetto al singolo foro per l?unica vite di pressione del sistema di bloccaggio noto.
Il procedimento di assemblaggio ? molto semplice. Con riferimento alle figure 5 e 6, ? sufficiente appoggiare la superficie cilindrica radialmente interna 201 del collare di serraggio 20 eccentrico sulla superficie cilindrica radialmente esterna 331 dell?anello radialmente interno 33 e, quindi far ruotare il collare di serraggio 20 fino a interferire con l?albero rotante S, creando una zona di contatto I tra una superficie cilindrica radialmente interna 202 del collare di serraggio 20 eccentrico e l?albero rotante S. Infine vengono serrate le due viti di pressione 21, 22 che andranno a far presa sull?albero rotante S. Le due viti di pressione 21, 22 devono essere posizionate esattamente all?opposto della zona di contatto I con una predeterminata distanza angolare ? (come si ? visto compresa tra 57? e 67?), in modo che la risultante Ft delle due forze F1 e F2 generate dalle viti di pressione 21, 22 sia sempre all?interno della zona di contatto I, rendendo pi? robusto l?accoppiamento tra albero rotante S e collare di serraggio 20 eccentrico. La distanza angolare ?, cos? determinata consente di ottenere una forza risultante di intensit? maggiore rispetto a quella ottenibile per distanze angolari maggiori, ad esempio 120?. D?altra parte valori inferiori della distanza angolare renderebbero il sistema di bloccaggio secondo la presente invenzione meno bilanciato, poich? le forze che agiscono tra l'albero e l'anello interno non sono equidistanti ed equilibrate, e quindi poco idoneo per applicazioni in cui l?albero pu? ruotare secondo entrambi i versi di rotazione.
Mediante questa soluzione si supera il limite dei collari di serraggio eccentrici, ovvero il fatto che il loro utilizzo sia limitato alle applicazioni in cui la direzione dell'albero ? sempre la stessa. Infatti, la presenza di due viti di pressione rende il collare di serraggio idoneo ad essere utilizzato anche quando la rotazione dell?albero ? alternata.
Il vantaggio principale di questo nuovo sistema di bloccaggio ? la maggiore forza di presa dell?unit? cuscinetto, poich? il colare di serraggio eccentrico ? bloccato in modo pi? robusto sull'albero rotante. Le dimensioni delle viti di pressione e la loro coppia di serraggio ? invariata rispetto alla soluzione a singola vite di pressione, ma la presenza di una vite di pressione aggiuntiva aumenta le prestazioni del sistema di bloccaggio nel suo complesso.
Oltre ai modi di attuazione dell?invenzione, come sopra descritti, ? da intendere che esistono numerose ulteriori varianti. Deve anche intendersi che detti modi di attuazione sono solo esemplificativi e non limitano l?oggetto dell?invenzione, n? le sue applicazioni, n? le sue configurazioni possibili. Al contrario, sebbene la descrizione sopra riportata rende possibile all?uomo di mestiere l?attuazione della presente invenzione almeno secondo una sua configurazione esemplificativa, si deve intendere che sono concepibili numerose variazioni dei componenti descritti, senza che per questo si fuoriesca dall?oggetto dell?invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate, interpretate letteralmente e/o secondo i loro equivalenti legali.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI
1. Unit? cuscinetto (10) comprendente:
- un anello radialmente esterno (31), stazionario,
- un anello radialmente interno (33), girevole attorno ad un asse (Y) di rotazione centrale dell?unit? cuscinetto (10),
- almeno una corona di elementi di rotolamento (32) interposta tra l'anello radialmente esterno (31) e l?anello radialmente interno (33), - un collare (20) eccentrico per operare il serraggio dell?anello radialmente interno (33) su un albero girevole (S),
- un primo mezzo di pressione (21) sul collare (20) eccentrico, l?unit? cuscinetto (10) essendo caratterizzata dal fatto che il collare (20) eccentrico ? provvisto di un secondo mezzo di pressione (22) che aumenta la capacit? di presa dell?unit? cuscinetto (10) sull?albero girevole (S).
2. Unit? cuscinetto (10) secondo la rivendicazione 1, laddove il primo mezzo di pressione (21) e il secondo mezzo di pressione (22) sono viti di pressione.
3. Unit? cuscinetto (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, laddove il primo mezzo di pressione (21) e il secondo mezzo di pressione (22) sono disposti secondo una distanza angolare (?) compresa tra 57? e 67?.
4. Unit? cuscinetto (10) secondo la rivendicazione 3, laddove il primo mezzo di pressione (21) e il secondo mezzo di pressione (22) sono disposti secondo una distanza angolare (?) pari a 62?.
5. Unit? cuscinetto (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove l?anello radialmente interno (33) comprende un bordo di estremit? (330) e una superficie cilindrica radialmente esterna (331) avente una eccentricit? (E) rispetto all?asse (Y) di rotazione centrale dell?unit? cuscinetto (10).
6. Unit? cuscinetto (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, laddove il collare (20) eccentrico comprende un bordo di estremit? (200) e una superficie cilindrica radialmente interna (201) avente eccentricit? (E) rispetto a un asse di rotazione (Z) del collare (20) eccentrico.
7. Unit? cuscinetto (10) secondo una le rivendicazioni 5 o 6, laddove l?eccentricit? (E) ? compresa tra il 3% e il 4% del valore del diametro (C) di una superficie cilindrica radialmente interna (332) dell?anello radialmente interno (33).
8. Metodo di assemblaggio di una unit? cuscinetto secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, comprendente le seguenti fasi:
- appoggiare la superficie cilindrica radialmente interna (201) del collare (20) eccentrico sulla superficie cilindrica radialmente esterna (331) dell?anello radialmente interno (33),
- ruotare il collare (20) eccentrico fino a interferire con l?albero rotante (S), creando una zona di contatto (I) tra una superficie cilindrica radialmente interna (202) del collare (20) eccentrico e l?albero rotante (S), - posizionare il primo mezzo di pressione (21) e il secondo mezzo di pressione (22) in posizione opposta rispetto alla zona di contatto (I) ad una predeterminata distanza angolare (?),
- serrare il primo mezzo di pressione (21) e il secondo mezzo di pressione (22) che faranno presa sull?albero rotante (S), in modo che le forze (F1 e F2) generate dal primo mezzo di pressione (21) e dal secondo mezzo di pressione (22) risultino all?interno della zona di contatto (I).
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