ITMI20150668A1

ITMI20150668A1 - Metodo di produzione di un albero con profilo sagomato

Info

Publication number: ITMI20150668A1
Application number: ITMI2015A000668A
Authority: IT
Original assignee: Streparava S P A Con Socio Unico
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-11-13
Also published as: WO2016181363A1; EP3294491A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?METODO DI PRODUZIONE DI UN ALBERO CON PROFILO SAGOMATO?

La presente invenzione riguarda un metodo di produzione di un albero con profilo sagomato e l?albero con profilo sagomato realizzato attraverso tale metodo.

L?impiego di alberi con profilo sagomato, ad esempio alberi a camme, ? molto diffuso in ambito automobilistico sia per veicoli privati che per veicoli commerciali.

Solitamente un albero con profilo sagomato comprende una barra e degli elementi anulari fissati alla barra. Il metodo di produzione di un albero con profilo sagomato comprende, per ciascun elemento anulare, le fasi di: definire l?alloggiamento di un elemento anulare; godronare un tubo in corrispondenza dell?alloggiamento definito; fissare l?elemento anulare per interferenza nell?alloggiamento.

Il processo di godronatura del tubo ha lo svantaggio di essere molto sensibile alle variazioni di diametro del tubo. In altre parole, il processo di godronatura richiede che il tubo abbia un diametro definito con un?alta precisione, cio? che rientri in un intervallo di valori molto stretto. Infatti, nel caso in cui il diametro del tubo si discosti dall?intervallo di valori definito, si avr? una godronatura, che potrebbe dar luogo a un cattivo fissaggio tra l?elemento anulare e il tubo, non garantendo la trasmissione della coppia in modo efficace.

Lo scopo della presente ? quello di fornire un metodo di produzione di un albero con profilo sagomato che riduca l?inconveniente dell?arte nota.

In accordo con tale scopo ? fornito un metodo di produzione di un albero con profilo sagomato, il metodo comprendendo le fasi di:

- realizzare una barra che si estende lungo un primo asse;

- realizzare un elemento anulare avente un?apertura attorno ad un secondo asse;

- depositare del materiale sulla barra in modo da formare un tratto di accoppiamento;

- infilare l?elemento anulare alla barra;

- fissare per interferenza l?elemento anulare sulla barra in corrispondenza del tratto di accoppiamento.

Grazie alla presente invenzione, ? fornito un metodo di produzione che realizza un albero con profilo sagomato e che ? maggiormente tollerante alle variazioni dimensionali della barra rispetto all?arte nota. Inoltre, il metodo di produzione ? versatile ed ? facilmente adattabile ad alberi con dimensioni diverse tra loro. Inoltre, il metodo di produzione, essendo molto versatile, ? conveniente anche per bassi quantitativi di produzione.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di realizzare almeno un dente all?interno dell?elemento anulare lungo una faccia interna delimitante l?apertura.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di realizzare una pluralit? di denti all?interno dell?elemento anulare, distribuita attorno al secondo asse in modo da formare una dentatura anulare preferibilmente tramite brocciatura.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di realizzare la barra a partire da un tubo preferibilmente ottenuto tramite trafilatura.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, in cui la fase di depositare del materiale sulla barra ? realizzata con un processo additivo di materiale.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il processo additivo di materiale prevede di depositare polvere metallica sulla barra, e fissare la polvere metallica sulla barra tramite una fonte di calore.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il processo additivo di materiale prevede di utilizzare un iniettore di polveri metalliche.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di realizzare nel tratto di accoppiamento almeno una sporgenza che si estende in altezza radialmente al primo asse.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di misurare almeno una dimensione della sporgenza durante la deposizione di materiale in modo da regolare la deposizione di materiale in base all?almeno dimensione misurata della sporgenza.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di realizzare una sporgenza che si estende attorno al primo asse in modo da definire una sporgenza anulare.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo comprende la fase di realizzare la sporgenza con una forma ad elica attorno al primo asse.

Grazie alla presente invenzione, la fase di realizzare la sporgenza ? semplificata. Infatti la sporgenza ? realizzata attraverso un solo passaggio continuo nel tratto di accoppiamento in modo da ridurre il tempo di produzione. Inoltre grazie alla presente invenzione, il fissaggio per interferenza tra l?elemento anulare e la barra risulta molto performante, in quanto si sviluppa un?ottima presa tra l?elemento anulare e la barra.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo di produzione comprende la fase di misurare una dimensione radiale del tubo e di regolare il processo additivo di materiale in base alla dimensione radiale del tubo.

Grazie alla presente invenzione, viene depositata una quantit? di materiale con un?alta precisione minimizzando le non conformit? e realizzando cos? un ottimo accoppiamento per interferenza.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, il metodo di produzione comprende le fasi di:

- realizzare un?ulteriore elemento anulare avente un?ulteriore apertura attorno ad un ulteriore secondo asse;

- depositare del materiale sulla barra in modo da formare un ulteriore tratto di accoppiamento;

- infilare l?ulteriore elemento anulare alla barra;

- fissare per interferenza l?ulteriore elemento anulare sulla barra in corrispondenza dell?ulteriore tratto di accoppiamento.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, la fase di realizzare l?ulteriore tratto di accoppiamento ? effettuata dopo che l?elemento anulare ? stato fissato alla barra.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, almeno uno tra l?elemento anulare e l?ulteriore elemento anulare ? una camma.

Secondo un?ulteriore forma di attuazione della presente invenzione, almeno uno tra l?elemento anulare e l?ulteriore elemento anulare ? un anello.

Un altro scopo della presente invenzione ? fornire un albero con elementi anulari che sia economico e di facile produzione.

In accordo a tali scopi ? realizzato un albero con elementi anulari realizzato attraverso il metodo di produzione secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 16.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica di un albero con elementi anulari realizzato secondo la presente invenzione;

- la figura 2 ? una vista laterale con parti in sezione dell?albero della figura 1;

- la figura 3 ? una vista laterale con parti in sezione secondo la linea III-III della figura 2;

- la figura 4 ? una vista laterale di uno degli elementi anulari della figura 1;

- la figura 5 ? una vista in sezione secondo la linea di sezione V-V della figura 4;

- la figura 6 ? una vista laterale con parti in sezione di una porzione dell?albero durante una fase del metodo di produzione;

- la figura 7 ? una vista laterale con parti in sezione di una porzione dell?albero durante una fase del metodo di produzione e un dispositivo utilizzato durante una fase del metodo di produzione;

- la figura 8 ? una vista laterale con parti in sezione porzioni dell?albero durante una fase del metodo di produzione;

- le figure da 9 a 11 sono delle viste prospettiche che mostrano delle fasi del metodo di produzione dell?albero della figura 1; e

- la figura 12 ? una vista laterale di un particolare di una forma di attuazione alternativa dell?albero della figura 1.

Nella figura 1 ? indicato un albero con profilo sagomato per un veicolo commerciale con il numero di riferimento 1.

In particolare e con riferimento alle figure da 1 a 3, l?albero 1 con profilo sagomato comprende una barra 2 che si estende lungo un asse A1, e una pluralit? di elementi anulari 3 fissati sulla barra 2.

In particolare, la barra 2 presenta dei tratti di accoppiamento 5 aventi una dimensione D1 esterna radiale all?asse A1 e dei tratti liberi 6 aventi una dimensione D2 esterna radiale all?asse A1 minore della dimensione D1. In altre parole, la barra 2 ha uno spessore radiale maggiore nei tratti di accoppiamento 5 rispetto ai tratti liberi 6. I tratti di accoppiamento 5 alloggiano gli elementi anulari 3 che sono fissati alla barra 2 per interferenza.

In una forma preferita di attuazione non limitativa della presente invenzione, la differenza tra la dimensione D1 e la dimensione D2 ? compresa tra 0,05 mm e 1 mm.

Per ciascun tratto di accoppiamento 5, la barra 2 comprende almeno una sporgenza 7 radiale all?asse A1 realizzata nel rispettivo tratto di accoppiamento 5.

In una forma di attuazione illustrata nella figure allegate, la barra 2 ? un tubo 4 con sezione circolare, di conseguenza la dimensione D1 e la dimensione D2 sono rispettivi diametri esterni del tubo 4.

La barra 2 ? realizzata tramite trafilatura di un materiale in particolare metallico.

In una forma di attuazione alternativa non illustrata nelle figure allegate, la barra comprende una pluralit? di tubi allineati lungo l?asse e saldati tra loro. Ciascun tubo ? realizzato tramite trafilatura di un materiale preferibilmente metallico. In un?altra forma di attuazione, i tubi sono realizzati da una lamiera tranciata e ripiegata attorno all?asse A di estensione della lamiera stessa.

In una forma di attuazione alternativa, la barra 2 ? realizzata tramite estrusione di un materiale in particolare metallico.

In un?altra forma di attuazione alternativa non illustrata nelle figure allegate, la barra ha una forma cilindrica ed ? piena al suo interno.

Con riferimento alla figura 2, ciascuna sporgenza 7 si estende in altezza radialmente all?asse A1.

Con riferimento alla figura 8, la sporgenza 7 occupa interamente il tratto di accoppiamento 5 estendendosi in lunghezza lungo l?asse A1 per l?intero tratto di accoppiamento 5 e in modo anulare attorno all?asse A1 per l?intero tratto di accoppiamento 5 in modo da formare una sporgenza anulare 9.

In una forma di attuazione alternativa non illustrata nelle figure allegate, il tratto di accoppiamento comprende una pluralit? di sporgenze. La pluralit? di sporgenze occupa interamente il tratto di accoppiamento.

In un'altra forma di attuazione non illustrata nelle figure allegate, ciascuna sporgenza della pluralit? di sporgenze ? distribuita attorno all?asse A1 in modo anulare e le sporgenze della pluralit? di sporgenze sono distanziate tra loro all?interno del tratto di accoppiamento, in altre parole, le sporgenze giacciono su dei piani paralleli tra loro e di conseguenza, il tratto di accoppiamento non ? occupato interamente dalla pluralit? di sporgenze.

In una forma di attuazione alternativa della presente invenzione, ciascuna sporgenza non si estende in modo anulare attorno all?asse della barra e le sporgenze della pluralit? di sporgenze sono distribuite attorno all?asse della barra in modo da definire un gruppo di sporgenze anulari attorno all?asse della barra.

In una forma di attuazione alternativa della presente invenzione illustrata nella figura 12, la sporgenza 7 ? sostituita dalla sporgenza 107 che si estende lungo l?asse A1 e attorno all?asse A1. In particolare, la sporgenza 107 occupa solo parzialmente il tratto di accoppiamento 5. Inoltre, la sporgenza 7 ha una forma ad elica che si sviluppa attorno all?asse A1.

Con riferimento alle figure 3, 4 e 5, gli elementi anulari 3 presentano un asse A2 e presentano una apertura 10 avente una dimensione D3. In una forma di attuazione preferita, l?apertura 10 ? circolare e la dimensione D3 ? il diametro D3 dell?apertura 10. La dimensione D3 degli elementi anulari 3 ? maggiore della dimensione D2 della barra 2. Con riferimento alla figura 2, quando gli elementi anulari 3 sono fissati alla barra 2, l?asse A2 e l?asse A1 coincidono.

Con riferimento alla figura 1, un numero di elementi anulari 3 sono camme 11 e un altro numero di elementi anulari 3 sono anelli 12.

Ciascuna apertura 10 di ciascun elemento anulare 3 presenta una faccia interna 13 anulare che si sviluppa attorno all?asse A2 e presenta una pluralit? di denti 14. Ciascun dente 14 si sviluppa in lunghezza parallelamente all?asse A2 e in altezza radialmente all?asse A2. La pluralit? di denti 14 ? distribuita attorno all?asse A2 in modo da realizzare una dentatura anulare 15 sulla faccia interna 13 della apertura 10.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 3, gli elementi anulari 3 sono fissati alla barra 2 in corrispondenza delle sporgenze 7 per interferenza. In maggior dettaglio e con riferimento alla figura 2, gli elementi anulari 3 sono fissati alla barra 2 nei tratti di accoppiamento 5 in corrispondenza della sporgenza 7, in modo che la dentatura anulare 15 degli elementi anulari 3 e la sporgenza 7 della barra 2 realizzino un fissaggio per interferenza.

In una forma di attuazione alternativa della presente invenzione non illustrata nelle figure allegate, la faccia interna anulare di ciascun elemento anulare ? liscia. Gli elementi anulari sono fissati alla barra per interferenza in corrispondenza dei tratti di accoppiamento grazie alle sporgenze dei tratti di accoppiamento.

Con riferimento alle figure 8 e 9, e relativamente al metodo di produzione dell?albero 1, le sporgenze 7 della barra 2 sono realizzate tramite un processo additivo di materiale effettuato su una barra 2 avente una superficie liscia e definiscono cos? i tratti di accoppiamento 5 della barra 2. In particolare, con il numero 20 ? illustrato un dispositivo di lavorazione che effettua un processo additivo di materiale. Con il termine processo additivo di materiale si intende una lavorazione, attraverso la quale si aggiungono uno o pi? strati di materiale ad un oggetto non finito per realizzare un oggetto finito o per realizzare una fase di produzione di un oggetto finito.

Il dispositivo di lavorazione 20 comprende un iniettore di polveri 21 metalliche e una fonte di calore 22. In una forma di attuazione preferita, la fonte di calore 22 ? un raggio laser.

Il dispositivo di lavorazione 20 realizza un processo di deposito di materiale grazie all?iniettore di polveri 21 il quale inietta un flusso di polveri 24 metalliche sulla barra 2 avente la superficie liscia di figura 6. Le polveri vengono fissate alla barra 2 grazie alla fonte di calore 22. Inoltre, il dispositivo di lavorazione 20 comprende un iniettore di gas 23 che inietta un flusso di gas che si sviluppa in maniera anulare attorno al flusso di polveri 24 metalliche e alla fonte di calore 22 al fine di isolare il flusso di polveri 24 e la fonte di calore 22 dall?atmosfera circostante.

In una forma di attuazione della presente invenzione, il dispositivo di lavorazione 20 comprende un unit? di rotazione (non illustrate nelle figure allegate) accoppiata alla barra 2 per controllare la posizione angolare della barra 2 durante la lavorazione.

La sporgenza 7 ? realizzata attraverso il dispositivo di lavorazione 20. In maggior dettaglio, il dispositivo di lavorazione 20 realizza ciascuna sporgenza 7 muovendosi parallelamente all?asse A1 e facendo ruotare la barra attorno all?asse A1.

Inoltre, il dispositivo di lavorazione 20 comprende un dispositivo di misurazione 25 per misurare le dimensioni della sporgenza 7 durante la deposizione della polvere metallica. Il dispositivo di lavorazione 20 regola il flusso di polveri 24 in base alla misura delle dimensioni della sporgenza 7 effettuata dal dispositivo di misurazione 25 in tempo reale.

Con riferimento alla forma di attuazione della figura 12 in cui la sporgenza 107 ha una forma ad elica, il dispositivo di lavorazione 20 realizza la sporgenza 107 spostandosi lungo una direzione parallela all?asse A1 e contemporaneamente facendo ruotare la barra 2 attorno all?asse A1.

Inoltre, il dispositivo di misurazione 25 ? configurato per misurare le dimensioni della barra e il dispositivo di lavorazione 20 ? configurato per regolare il flusso di polveri 24 in base alla misura delle dimensioni della barra 2.

Con riferimento alle figure 3, 4 e 5, gli elementi anulari 3 sono realizzati tramite un processo di forgiatura. Successivamente, all?interno degli elementi anulari 3 viene realizzata la pluralit? di denti 14, in particolare lungo la faccia interna 13 della apertura 10 per formare la dentatura anulare 15. La pluralit? di denti 14 ? realizzata attraverso un processo di brocciatura. In particolare, gli elementi anulari 3 sono realizzati in modo che l?elemento anulare 3 possa essere infilato alla barra 2. In particolare gli elementi anulari 3 sono dimensionati in modo che la dimensione D3 interna sia maggiore della dimensione D2 esterna della barra 2.

In una forma alternativa di attuazione della presente invenzione non illustrata nelle figure allegate, gli elementi anulari sono realizzati tramite un processo di sinterizzazione di polveri metalliche. In un?altra forma alternativa di attuazione della presente invenzione non illustrata nelle figure allegate, gli elementi anulari sono realizzati tramite un processo di manifattura additiva di materiale.

In altre parole e con riferimento alle figure da 6 a 11, l?albero 1 ? realizzato almeno attraverso le seguenti fasi:

a) Realizzare la barra 2, preferibilmente attraverso il processo di trafilatura, avente la superficie esterna liscia con dimensione D2 esterna radiale all?asse A1 (figura 6);

b) individuare un tratto di accoppiamento 5 sulla barra 2 per l?elemento anulare 3;

c) realizzare almeno una sporgenza 7 sul tratto di accoppiamento 5 (figura 7) attraverso il dispositivo di lavorazione 20;

d) realizzare l?elemento anulare 3 avente l?apertura 10 di dimensione D3;

e) realizzare la pluralit? di denti 14 sulla faccia interna 13 dell?apertura 10 dell?elemento anulare 3 per realizzare la dentatura anulare 15, preferibilmente tramite brocciatura;

f) fissare l?elemento anulare 3 sulla barra 2 in corrispondenza del tratto di accoppiamento 5 tramite interferenza, facendo scivolare l?elemento anulare 3 assialmente all?asse A1 lungo la barra 2;

g) ripetere le fasi da b) ad f) per tutti gli elementi anulari 3.

Le fasi d) e f) possono essere realizzate non in sequenza con le fasi b) e c). In altre parole, in una forma di attuazione alternativa, il metodo di produzione prevede di realizzare tutti gli elementi anulari 3 attraverso le fasi d) e f) e successivamente implementare in sequenza le fasi b), c) ed d) per ciascuno degli elementi anulari 3.

? inoltre evidente che la presente invenzione copre anche forme di attuazione non descritte nella descrizione dettagliata e forme di attuazione equivalenti che rientrano nell?ambito di protezione delle rivendicazioni allegate.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Un metodo di produzione di un albero (1) con profilo sagomato, il metodo comprendendo le fasi di: - realizzare una barra (2) che si estende lungo un primo asse (A1); - realizzare un elemento anulare (3) avente un?apertura (10) attorno ad un secondo asse (A2); - depositare del materiale (24) sulla barra (2) in modo da formare un tratto di accoppiamento (5); - infilare l?elemento anulare (3) alla barra (2); - fissare per interferenza l?elemento anulare (3) sulla barra (2) in corrispondenza del tratto di accoppiamento (5).
2. Il metodo di produzione come rivendicato nella rivendicazione 1, comprendente la fase di realizzare almeno un dente (14) nell?elemento anulare (3) lungo una faccia interna (13) delimitante l?apertura (10).
3. Il metodo di produzione come rivendicato nella rivendicazione 2, comprendente la fase di realizzare una pluralit? di denti (14) distribuiti attorno al secondo asse (A2) in modo da formare una dentatura anulare (15) preferibilmente tramite brocciatura.
4. Il metodo di produzione come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente la fase di realizzare la barra (2) a partire da un tubo (4) preferibilmente ottenuto tramite trafilatura.
5. Il metodo di produzione come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la fase di depositare del materiale (24) sulla barra (2) ? realizzata con un processo additivo di materiale.
6. Il metodo di produzione come rivendicato nella rivendicazione 5, in cui il processo additivo di materiale prevede di depositare polvere metallica (24) sulla barra (2), e fissare la polvere metallica (24) sulla barra (2) tramite una fonte di calore (22).
7. Il metodo di produzione come rivendicato nella rivendicazione 5 o 6, in cui il processo additivo di materiale prevede di utilizzare un iniettore di polveri metalliche (21).
8. Il metodo di produzione come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente la fase di realizzare nel tratto di accoppiamento (5) almeno una sporgenza (7; 107) che si estende in altezza radialmente al primo asse (A).
9. Il metodo di produzione come rivendicato nella rivendicazione 7 o 8, comprendente la fase di misurare almeno una dimensione della sporgenza (7; 107) durante la deposizione di materiale (24) in modo da regolare la deposizione di materiale in base all?almeno dimensione misurata della sporgenza (7; 107).
10. Il metodo di produzione come rivendicato nella rivendicazione 8 o 9, comprendente la fase di realizzare la sporgenza (7; 107) distribuita attorno al primo asse (A1) in modo da definire una sporgenza anulare (9).
11. Il metodo di produzione come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10, comprendente la fase di realizzare la sporgenza (7; 107) avente una forma ad elica attorno al primo asse (A1)
12. Il metodo di produzione come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 11, comprendnete la fase di misurare una dimensione radiale della barra (2) e di regolare il processo addittivo di materiale in base alla dimensione radiale della barra (2).
13. Il metodo di produzione come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente le fasi di: - realizzare un?ulteriore elemento anulare (3) avente un?ulteriore apertura (10) attorno ad un ulteriore secondo asse (A2); - depositare del materiale (24) sulla barra (2) in modo da formare un ulteriore tratto di accoppiamento (5); - infilare l?ulteriore elemento anulare (3) alla barra (2); - fissare per interferenza l?ulteriore elemento anulare (3) sulla barra (2) in corrispondenza dell?ulteriore tratto di accoppiamento (7).
14. Il metodo di produzione come rivendicato nella rivendicazione 13, in cui la fase di realizzare l?ulteriore tratto di accoppiamento (5) ? effettuata dopo che l?elemento anulare (3) ? stato fissato alla barra (2).
15. Il metodo di produzione come rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno uno tra l?elemento anulare (3) e l?ulteriore elemento anulare (3) ? una camma (11).
16. Il metodo di produzione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno uno tra l?elemento anulare (3) e l?ulteriore elemento anulare (3) ? un anello (12).
17. Albero con profilo sagomato realizzato attraverso il metodo di produzione secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni.