IT8222630A1 - Riduttore differenziale ad ingranaggi - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"RIDUTTORE DIFFERENZIALE AD INGRANAGGI"

RIASSUNTO

Viene qui descritto un meccanismo ad ingranaggi, in cui un ingranaggio di diametro pi? piccolo impegna in presa parziale un altro ingranaggio costituito da una dentiera oppure da un ingranaggio di diametro pi? grande. Il passo dell'ingranaggio di diametro pi? piccolo ? realizzato diverso dal passo della dentiera o dell'ingranaggio pi? grande, ottenedosi in tal modo una differenza di passo o passo differenziale. Per poter adattare questa disuguaglianza di passo, i denti degli ingranaggi pi? piccoli sono raccordati e l'ingranaggio pi? grande o dentiera pu? includere dei rulli che impegnano questi denti arrotondati in modo da adattare per movimento relativo la differenza di passo. In realizzazioni alternative, l'ingranaggio pi? piccolo invece di includere dei denti pu? includere una pluralit? di magneti permetenti, sempre distribuiti secondo un passo diverso rispetto ad una pluralit? di magneti permanenti incorporati o annegati nello ingranaggio pi? grande o dentiera. La forza coercitiva tra i magneti pu? essere quindi utilizzata per una trasmissione di potenza ad un rapporto di trasmissione uguale alla differenza di passo.

La presente invenzione si riferisce a dispositivi ad ingranaggi e in modo pi? particolare si riferisce a dispositivi ad ingranaggi atti a produrre in uno stadio singolo grandi rapporti di trasmissione.

Gi? nel passato ? stat o noto l' impiego di ingranaggi per cambiare la velocit? angolare di un rapporto desiderato. Nella maggior parte dei casi la configurazione tipica degli ingranaggi impone geometrie di denti che non si dimostrano adatti per grandi variazioni o rapporti degli ingranaggi . Infatti, per esempio, un rapporto di trasmissione di circa sessanta ad uno ? stato quasi sempre ottenuto tramite una pluralit? di stadi di ingranaggi di una certa gamma intermedia, che una volta moltiplicati fornisce il rapporto desiderato. Poich? ogni stadio di ingranaggio comporta una perdita di efficienza e costi di fabbricazione e di manutenzione, la moltiplicazione non necessaria di ingranaggi ha rappresentato lo scopo di ricerche estensive. Nel recente passato, si sono utilizzati dispositivi ad ingranaggio basati su un numero dispari di denti allo scopo di produrre dn uno stadio singolo grandi rapporti di trasmissione. L' inconveniente di questi dispositivi ad ingranaggio consiste nel fatto che l' aumento di rapporto che ? possibile ottenere dipende dagli incrementi interi, incrementi che sono legati al numero di denti disponibili nell' ingranaggio. Quindi, pur risultando del tutto accettabili per utilizzazioni in cui si ? -previsto un rapporto di trasmissione perticolare nella progettazione dello stadio di ingranaggio, le disposi zioni predette ad ingranaggi a denti dispari non si prestano ad essere modificate in modo conveniente qualora di desiderino rapporti di trasmissisone diversi. Allo scopo di ottenere le economie attualmente imposte dal mercato, ? quindi necessario trovare delle tecniche con le quali si possano ottenere grandi variazioni nei rapporti di trasmissione senza impegno necessario di attrezzatura e lavorazioni e in forma economica.

Pertanto, lo scopo generale della presente invenzione ? di realizzare un dispositivo ad ingranaggi con il quale le disuguaglianze di passo possano adattare qualsivoglia rapporto di trasmissione.

Altri scopi dell'invenzione sono quelli di realizzare un riduttore ad ingranaggi avente due ingranaggi di diametro diverso, disposti con passi diversi per ottenere la differenza di rapporti di trasmissione desiderata.

Ancora altri scopi dell'invenzione sono quelli di realizzare un riduttore ad ingranaggi che ottenga il rapporto di trasmissione mediante 1*impiego ingegnoso di.selezioni di passi variabili.

Per riassumere, questi ed altri scopi sono conseguiti nella presente invenzione con la realizzazione di un ingranaggio avente un passo circolare scelto tra i suoi organi di trasmissione del moto, tale ingranaggio essendo impegnatale o con una dentiera, oppure con un ingranaggio di diametro pi? grande provvisto di organi condotti che impegnano i denti. La differenza di passo tra .l'organo conduttore e.l'organo condotto sulla dentiera o ingranaggio produce il rapporto di trasmissione necessario ed ? con questa differenza che ? possibile ottenere qualsiasi rapporto appropriato. Nella sua forma alternativa ? possibile utilizzare in modo vantaggioso questo stesso principio di trasmissione ad ingranaggi in una disposizione di ingranaggi centrali oppure satelliti. L'organo conduttore e quello condotto possono essere denti che sono in indegno con rulli oppure magneti accoppiati magneticamente. Sia tramite indegno di rullo con dente che mediante le forze coercitive sviluppate tra i magneti permanenti, si ottiene un impegno relativamente esente da attrito, con cui si ottengono rendimenti sensibilmente elevati e che riducono o che eliminano del tutto l'usura.

Negli annessi disegni:

fig. 1 ? ima vista frontale di una disposizione a dentiera e rocchetto che illustra il principio dell'invenzione;

fig. 2 ? una vista frontale ed in parte interrotta di una disposizione di ingranaggio sat?llite che utilizza il principio di fig. 1;

fig. 3 ? ima vista laterale in sezione presa lungo la traccia 3-3 di fig. 2;

fig, 4 ? una vista frontale di ancora un*altra disposizione satellite in combinazione con ingranaggi;

fig. 5 ? una vista laterale in sezione presa.lungo la traccia 5-5 di fig. U;

fig. 6 ? un'ulteriore realizzazione di una disposizione sateilite in vista frontale;

fig. 7 ? una vista frontale di una disposizione ad ingranaggi ad accoppiamento magnetico secondo la presente invenzione;

fig. 8 ? una vista di dettaglio di una disposizione magnetica a denti utile con la struttura di fig. 7;

fig, 9 e ancora un'altra realizzazione di una disposizione ad ingranaggi ad impegno magnetico;

fig. 10 ? una vista in sezione presa lungo la traccia 10-10 di fig. 7;

fig. 11 ? una vista frontale di una disposizione satellite ad ingranaggi accoppiati magneticamente secondo l'invenzione; e fig. 12 ? una vista in sezione presa lungo la traccia .12-12 di fig. 11.

Come rappresentato in fig. 1, il principio della presente invenzione ? illustrato al meglio tramite un complesso a dentiera (o cremagliera) e rocchetto (o pignone) genericamente indicato con il riferimento numerirco 10 e comprendente un ingranaggio a rocchetto (pignone) 11 montato.su un cuscinetto 12, che a sua volta ? supportato sull'alhero 13 che si estende perpendicolarmente da un impegno di.scorrimento all'interno delle scanalature 15. Le gole o scanalature 15 sono formate sulla parte interna di una sezione a canale l6 allineata trasversalmente che ? posizionata in una disposizione parallela rispetto ad un.complesso a dentiera (cremagliera) 20. La gola o scanalatura 15 permette alllalbero 13 di muoversi lungo la stessa, ma.ne limita il moto verticale.

Il complesso a cremagliera ? montato.per compiere un movimento longitudinale. Il complesso a cremagliera 20.? provvisto di una pluralit? di puntelli 21 diretti in senso perpendicolare e distanziati ad incrementi uguali lungo il suo asse longitudinale e spiegati per un impegno con la periferia dell'ingranaggio 11. Ogni puntello 21 supporta sulla sua parte esterna un cuscinetto a rulli 22 o simile protezione esterna di riduzione dell'attrito ed e in virt? di questa protezione esterna che si attenua la maggior parte dell'attrito per contatto. Intorno alla.sua periferia l'ingranaggio 11 ? munito di una pluralit? di sfinestrature 31 separate ciascuna da un dente corrispondente 32. Le sfinestrature 31 sono conformate per ricevere i rulli .22 con i denti sporgenti 32 che si estendono tra le stesse e che sono allineati per passare nelle intercapedini tra i.cuscinetti a rulli. Per ulteriormente assicurare un buon contatto di rotolamento, ciascuna rientranza o nicchia tra i denti 32 ? generalmente conformata ad arco circolare cheunisce le due superfici diritte che definiscono i denti. E' previsto che detti.denti 32 o le rientranze od archi tra gli stessi siano distanziati.ad un passo circolare predeterminato rappresentato a mezzo deli'arco primitivo P. La dimensione dell'arco primitivo P rispetto alla stanza da centro a centro tra i puntelli 21, distanza da centro a centro che ? qui rappresentata come distanza T, fissa il rapporto di trasmissione ottenuto da questo dispositivo.

In modo pi? specifico, se la.dimensione del passo P pi? la dimensione del passo rispetto al rapporto di trasmissione deside rato ? uguale alla distanza da centro a centro T, non si avr? nessuna riduzione di moto. L'albero 13 si sposter? verso destra o verso sinistra senza trasmettere alcun moto al complesso a cremagliera 20. Se a questo punto si dispone in modo che la distanza da centro a centro tra i puntelli 22 sia uguale a ?'+ T , con P uguale a T, lo spostamento verso destra di un pollice dell'albero 13 far? muovere la cremagliera 20 di un centesimo di pollice verso sinistra, realizzando in tal modo un rapporto di 100;1 di moto relativo.Viceversa, se si fa in modo che la distanza da centro a centro tra i puntelli 22 sia uguale a T - T , il moto dello albero 13 verso destra far? spostare verso destra la cremagliera 20 di un centesimo di pollice. Il movimento ? determinato dalla azione a camma dei rulli 22 lungo le pareti delle scanalature o sfinestrature 31. In tal modo, la differenza tra l'avanzamento dell'albero.13 nella gola o scanalatura 15 rispetto all'avanzamento del complesso a cremagliera 20 sar? uguale all'inverso della differenza tra il passo circolare P e la distanza da centro a centro T.

Detto principio pu? essere utilizzato vantaggiosamente in una disposizione satellite di ingranaggi rappresentata in figg. 2 e 3. In modo pi? specifico e come illustrato in queste figure, un albero di entrata 51 ? fissato ad un'estremit? ad una piastra condotta 52 che in pianta ? sostanzialmente a forma triangolare, con .l'albero di entrata che si unisce?alla piastra al cenin prossimit? di ciascun apice, qui indicati come fori 53, con ciascun foro .53 che riceve un'estremit? di un puntello 5^. Le altre estremit? dei puntelli 5^ sono ricevute in modo simile in ancora un'altra pluralit? di fori 55, sempre vicini agli apici di una piastra triangolare 56. In pianta le piastre 52 e 56 sono sostanzialmente uguali, con la piastra 56 che include un albero centrale che si estende all'esterno dal.suo centro, qui indicato come albero centrale 57. In tal modo, l'albero di entrata 51, su un lato della struttura formata dalle piastre 52 e 56 e dai corrispondenti puntelli 54, supporta il complesso in rotazione, con ciascun puntello 54 che supporta a sua volta un ingranaggio corrispondente 60. E' questo ingranaggio 60, che ? simile all'ingranaggio Il di fig. 1, che include una pluralit? di sfinestrature circonferenziali separate da denti. In modo pi? specifico, ciascun ingranaggio 60 include intorno alla sua periferia rientranze o sfinestrature bordate 6l formate tra denti adiacenti 62. Nel modo predetto si viene a formare un complesso integrale che porta gli ingranaggi 60 insieme all'albero 51. In questa forma gli ingranaggi 60 sono liberi di ruotare intorno ai loro rispettivi puntelli, duplicando cos? i moti dell'ingranaggio 11 int?rno all'albero 12 di fig. 1. Secondo lo stesso principio questo complesso di ingranaggio satellite ? fatto ruotare in una struttura di ingranaggio destro comprendente due piastre circolari 71 e 72 distanziate tra loro per supportare una pluralit? di rulli 75.

I rulli 75 sono distribuiti lungo la periferia delle piastre 71 e 72 in allineamento di impegno con i denti degli ingranaggi 60. Quindi, ancora una volta, con una scelta appropriata della differenza di passo tra 1?intervallo di denti sugli ingranaggi 60 e la distanza o intervallo periferico dei rulli .75, ? possibile ottenere un grande rapporto di trasmissione. Il rapporto di trasmissione ottenuto dipende ancora una volta dalla differenza del passo e non dal numero di denti. In questa forma le piastre 71 e 72 possono realizzare un cambio o presa d'uscita, qui indicata come fresa 76, attraverso la quale avviene la riduzione di ingranaggi.

Questi stessi principi possono essere realizzati in un complesso differenziale, come rappresentato in figg. 4 e 5. In modo pi? specifico e come illustrato in queste figure, un differenziale indicato genericamente con il riferimento numerico 100 include un albero d'entrata 101, che si estende nella parte interna di una gabbia per ingranaggi ad anello 102 di sezione sostanzialmente cilindrica. All'interno della.gabbia 102 per ingranaggi ad anello l'albero 101 ? scanalato con un ingranaggio principale 103 ricavato con denti di ingranaggio convenzionali ed in presa con una pluralit? di ingranaggi satelliti 1?4, A loro volta gli ingranaggi satelliti 104 sono montati su alberi corrispondenti 105 che sono supportati a rotazione in un porta ingranaggi satelliti comprendente due piastre di estremit? circolari 106 e 107. Ognuno degli alberi 105, calettati all'ingranaggio 104, ? inoltre calettato con due ingranaggi 108 e 109 formati secondo la presente invenzione.

di rulli periferici 110 montati in prossimit? delle pareti periferiche della gabbia differenziale 102. Ancora una volta ognuno degli ingranaggi 108 e 109 include delle sfinestrature periferiche 115 ?i un passo diverso dal passo dei rulli periferici 110. In tal modo e ancora una volta la differenza di passo pu? essere vantaggiosamente usata secondo il principio supposto.

La struttura rappresentata in figg. 4 e 5 pu? essere realizzata in alternativa secondo l'illustrazione di fig. 6. Ai fini di Chiarezza si utilizzeranno gli stessi numeri di figg. 4 e 5. In modo pi? specifico, in fig. 6 ingranaggio principale 103 ? calettato in comune con una gabbia di rulli interna 125 di forma circolare in pianta, la quale gabbia di rulli 125 include intorno alla sua.periferia una pluralit? di rulli130. La dimensione radiale della posizione dei rulli 130 ? tale da realizzare un contatto tra gli stessi e gli ingranaggi 108 e 109. Inoltre, la distanza periferica dei rulli 130 pu? essere scelta uguale al passo degli ingranaggi 108 e 109 e pertanto si avr? una inversione. Infatti, in questo caso la rotazione della gabbia differenziale 102 sar? opposta e ad un rapporto proporzionale alla differenza di passo dell'albero 101.

In tutte le forme di realizzazione suddette la geometria del rapporto trale sfinestratura circolare e la superficie dei rulli permette un contatto a punto singolo che assicura rendimenti elevati. In ogni caso il contatto a.punti produce il rapporto di trasmisBione necessario, realizzando in tal modo rendimenti uguali a quello di un treno di ingranaggi convenzionale. A differenza di un treno di ingranaggi convenzionale questi rendimenti sono ottenuti in uno stadio singolo, anzich? il ninner? normalmente grande di stadi, per ottenere un rapporto elevato.

Lo stesso principio di ingranaggi a passo differenziale qui sopra descritto pu? essere reso ulteriormente efficiente con l'uso di un accoppiamento magnetico. In modo pi? specifico, come rappresentato in figg.T e 8, un porta ingranaggi satelliti 201 ? trascinato in rotazione da un albero 202 sulla parte interna di un complesso di ingranaggi ad anello 203. Una pluralit? di ingranaggi 205 sono supportati a rotazione all'interno del porta ingranaggi satelliti 201 e a distanza radiale uguale dal centro dell'albero 202, con ogni ingranaggio 205 formato a guisa di una sezione cilindrica avente estesa intorno alla sua periferia una pluralit? di dipoli radiali 206 con magnetizzazione nord e sud secondo la direzione indicata in fig.8. In modo simile, il complesso di ingranaggi ad anello 203 include un anello o settore dentato periferico diretto all'interno 211, ciascun dente 212 del quale ? sempre magnetizzato a guisa di dipolo magnetico. E' previsto il fatto di allineare la polarit? magnetica dei denti 212 della corona dentata e dei denti 206 degli ingranaggi satelliti per una repulsuone, assicurando in tal modo una disposizione di ingranaggi senza contatto. La repulsione fa muovere 1'ingranaggio 203 di una quantit? corrispondente alla differenza di passo. Ancora una voidenti intorno alla periferia degli ingranaggi 205 pu? essere disu- . guale in modo da otten?re il sistema di ingranaggi differenziale summenzionato. In questa forma di ottiene il rapporto di trasmissione necessario in una disposizione che in virt? della repulsione magnetica consentir? un cerato assorbimento dell'albero che ridurr? al minimo il contatto degli ingranaggi.

Questo stesso effetto magnetico pu? essere utilizzato in modo vantaggioso secondo l'illustrazione di fig. 9. In questa illustra- . zione, al posto di includere i dipoli magnetici ad estensione periferica, l'ingranaggio satellite.205 include intorno alla sua periferia inserti magnetici semicircolari 226. In modo simile la corona Aentata 211 pu? essere provvista di inserti magnetici semicircolari 232, con allineamento magnetico degli inserti 226 e 232 che ? nord-sud per un'attrazione reciproca. Di nuovo, la distanza periferica degli inserti magnetici 226 e quella degli inserti 232 pu? essere tale da ottenere il sistema di ingranaggi differenziale. Qqest'ultima realizzazione produce un sistema di ingranaggi efficace con la caratteristica desiderata di nessun contatto meccanico, che e di particolare utilit? per l'azionamento di dispositivi delicati, come trasmissioni a nastro o disposizioni simili.

Allo scopo di.sviluppare una coppia pi? elevata, si pu? utilizzare una disposizione magnetica come.quella rappresentata in fig. 10, in.cui ? prevista una pista fissa.233. La distanza circolare tra i magneti 226 e 232 ? uguale e la distanza circolare dei magneti 232 ? diversa dalla distanza dei magenti 226. In figg. 11 e 12 ? rappresentata ancora un*altra configurazione, la quale e simile a quella di fig. 6, tranne che gli ingranaggi sono sostituiti con magneti.Alle parti uguali sono applicati riferimenti numerici uguali con numeri seguiti da apice per i numeri magnetici.

In ognuna delle forme di realizzazione precedenti si utilizza il passo circolare di un ingranaggio per ottenere grandi rapporti di trasmissione. Nel caso in cui si produce un contatto solido, due superfici raccordate in modo disuguale assicurano un contatto a punti, che ? ulteriormente perfezionato dalle caratteristiche di un rullo. Quindi, nella presente invenzione ? possibile ottenere lo stesso rendimento di quello ottenibile in una trasmissione a catena oppure in un treno di ingranaggi, con l'aggiunta del vantaggio che un solo stadio raggiunge lo stesso rapporto di trasmissione che ? ottenibile normalmente solo con una pluralit? di ingranaggi. Poich? questo punto di contatto rotola intorno alla periferia del rullo, il congplesso che porta il rullo sar? fatto avanzare dalla superficie della sfinestratura senza il vincolo opposto necessario. Infatti, come ciascun dente viene fatto avanzare nell'interspazio compreso tra i rulli, solo un lato o fianco del dente manterr? il contatto. L'altro fianco del dente o la sfinestratura tra i denti risulter? priva di qualsiasi contatto. Per l'avanzamento di questa disposizione di ingranaggi sui rulli si verificher? pertanto una traslazione opposta necessaria nel com

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI

   l) Dispositivo per cambiare il ritmo di avanzamento relativo tra un elemento conduttore ed un elemento condotto, comprendente un organo circolare ad ingranaggio avente un bordo periferico munito di una pluralit? di elementi motori o di comando distanziati ad intervalli predeterminati intorno a detto bordo periierico, detto organo circolare essendo collegato in modo operativo a detto elemento conduttore per la rotazione dello stesso; ed un organo di impegno allungato munito di una pluralit? di elementi condotti distanziati lungo detto organo di impegno ad incrementi distanziati uguali e predeterminati, detti elementi condotti essendo collegati in modo operativo a detti elementi motori o di comando, per cui detti elementi condotti sono impiegati per un impegno successivo da detti elementi motori o di comando nel corso della rotazione di detto organo circolare.
2. 2) Dispositivo come in l), in cui detti intervalli predeterminati e detti incrementi prescelti sono disuguali.
3. 3) Dispositivo come in 2), in cui detti elementi motori o di comando sono costituiti da sfinestrature ad arco e detti elementi condotti sono costituiti da rulli, ciascuno comprendente un puntello che si estende trasversalmente da detto organo di impegno, ognuno di detti puntelli supportando a rotazione un manicotto cilindrico di diametro esterno pi? piccolo della curvatura di dette sfinestrature ad arco.
4. 4) Dispositivo come in 3), in cui detto organo di impegno ? arcuato in una spira circolare collegata per far avanzare in rotazione detto organo condotto.
5. 5) Dispositivo come in 4), comprendente inoltre mezzi ad ingranaggio collegati tra detto organo circolare e detto elemento conduttore per far avanzare detto organo circolare al suo rapporto di trasmissione.
6. 6) Dispositivo,come in 5)? in cui detto organo circolare ? supportato per compiere un moto satellite o planetario nell'interno di detto organo di inpegno.
7. 7) Dispositivo come in 2), in .cui dette sfinestrature e detti rulli sono magentizzati per una .repulsione reciproca.

   8} Dispositivo come in l) in cui detti elementi conduttori e detti elementi condotti sono magnetizzati?per un?attrazione reci