ITMO930163A1 - Rotismo con ruote dentate a denti diritti, particolarmente un riduttore epicicloidale. - Google Patents

Description

Descrizione di invenzione industriale

L'invenzione concerne un rotismo con ruote dentate a denti diritti, particolarmente un riduttore epicicloidale, comprendente almeno una coppia di ruote dentate a dentatura esterna.

Lo stato della tecnica comprende dei rotismi nei quali i denti di una coppia di ruote in presa sono assoggettati a sollecitazioni tra loro non omogenee, i denti della ruota avente minor diametro risultando pi? sollecitati dei denti dell'altra ruota: ci? da un lato condiziona la potenza massima trasmissibile dal rotismo, dall'altro determina un inutile sovradimensionamento della ruota con maggior numero di denti. In particolare, per le ragioni suesposte, nei riduttori epicicloidali di genere convenzionale viene imposta una notevole limitazione alla coppia erogabile all'uscita quando vengano impiegati i valori pi? elevati di rapporto di trasmissione.

Cos? ad esempio, in un riduttore monostadio con coppia nominale di 100 daNm, risultano ad esempio sfruttabili in uscita solo valori del 90% di essa con rapporto di trasmissione di 5,77, mentre la coppia in uscita scende addirittura al 70% con rapporto di trasmissione pari a 7,2.

Inoltre, per ogni stadio di riduzione, i profili corretti di dentatura impiegati in tali riduttori sono diversi tra il solare ed i satelliti e tra questi ultimi e la corona: ci? determina notevole complicazione costruttiva e conseguenti elevati costi di produzione.

Tale stato anteriore della tecnica ? suscettibile di notevoli perfezionamenti con riguardo alla possibilit? di eliminare gli inconvenienti sopra indicati .

Da quanto precede deriva la necessit? della risoluzione del problema tecnico di trovare un rotismo nel quale, a parit? di rapporto di trasmissione, di dimensioni d'ingombro del riduttore e di numero di stadi, sia resa disponibile una coppia in uscita pi? elevata; in particolare, nei riduttori epicicloidali , dovendosi ottenere che la coppia in uscita non risulti minore della coppia nominale anche quando vengano impiegati i rapporti di trasmissione pi? elevati; il tutto secondo una realizzazione costruttiva particolarmente semplice e poco costosa.

L'invenzione risolve il problema tecnico suddetto adottando un rotismo comprendente almeno una coppia di ruote dentate a dentatura esterna, nel quale le dentature di ciascuna ruota abbiano sostanzialmente lo stesso fattore di forma.

Essendo vantaggiosamente previsto che:

-l'angolo di pressione sia maggiore di, o uguale a, 15? , preferibilmente compreso tra 15? e 35?, comunque non superiore al massimo raggiungibile in relazione alla configurazione dei denti;

-il grado di ricoprimento nell'ingranamento tra ruote a dentature esterne sia compreso tra 1,08 e 1,15 per valori non elevati dei carichi sui denti e per esecuzioni accurate, mentre sia vantaggiosamente maggiore di, o uguale a, 2 per elevate sollecitazioni degli stessi;

-il raggio di base del dente abbia ampiezza corrispondente al valore massimo consentito, compatibilmente con l'esigenza di evitare interferenze nell'ingranamento .

In una versione particolarmente vantaggiosa, con riferimento ai riduttori epicicloidali , essendo previsto che pignone solare e corona presentino lo stesso profilo di dentatura, essendone perci? possibile il taglio con uno stesso utensile; qualora pignone solare e satelliti abbiano lo stesso numero di denti, ? reso possibile il taglio di tutte le dentature con unico utensile.

Si osserva che, poich? la corona presenta un grado di ricoprimento pi? elevato, ? possibile costruirla con dentatura ribassata, con conseguente risparmio di materiale e tempi di lavorazione.

I vantaggi ottenuti da questa invenzione sono: maggiore coppia nominale all'utilizzatore , a parit? di condizioni dimensionali e strutturali del riduttore; semplicit? di fabbricazione; maggiore resistenza dei denti, dovuta in particolare all'ampio raggio di raccordo alla base di ciascun dente; sollecitazione sostanzialmente uguale sui denti delle ruote in presa, ottenuta mediante la sostanziale corrispondenza dei fattori di forma; costo contenuto, particolarmente per produzioni in serie; silenziosit? nel funzionamento .

Un modo di attuare l'invenzione ? illustrato, a puro titolo esemplificativo, nelle quattro tavole di disegno allegate, in cui: Figura 1 ? una vista in pianta del rotismo di un riduttore epicicloidale secondo il trovato; Figura 2 ? un particolare, ingrandito ed interrotto, del rotismo di Figura 1; Figura 3 ? una sezione longitudinale di un riduttore epicicloidale secondo il trovato, in versione monostadio; Figura 4 ? una sezione come quella di Figura 3, in versione bistadio; Figura 5 ? una vista, parziale ed ingrandita, di due denti in presa in un riduttore secondo il trovato; Figura 6 ? una vista, fortemente ingrandita, di un dente relativo ad un riduttore secondo il trovato con indicazione, in sovrapposizione a tratteggio, di un dente di cui allo stato della tecnica.

Uno stadio di riduzione comprende un rotismo R costituito da un pignone solare 1 (Figura 1), da una pluralit? di ruote satelliti 2, generalmente distribuite a 120? intorno al pignone solare 1 ed ingrananti con esso, e da una corona 3, internamente dentata, ingranante con dette ruote satelliti.

In Figura 2 ? evidenziata la trasmissione dei carichi nel rotismo R con Fri, Fr2, Ft1, Ft2 sono indicate le forze radiali e rispettivamente tangenziali che vengono trasmesse sul solare, e per reazione anche sul planetario, nella rotazione oraria del solare nel senso indicato dalla freccia A: l'indice 1 essendo relativo alle forze trasmesse nella configurazione con angolo di pressione secondo il trovato, l'indice 2 essendo invece relativo ad angolo di pressione di cui allo stato della tecnica; con F1, F2 sono indicate le risultanti delle forze Fri, Ft1 e Fr2, Ft2; considerato che sul planetario agiscono anche le reazioni trasmesse dalla corona 3, indicate con F1' ed F2', aventi intensit? uguali ad FI, F2 e direzione determinata dai relativi angoli di pressione, si osserva che il planetario ? soggetto alle risultanti RI, o R2, quest'ultima essendo relativa al caso in cui l'angolo di pressione sia prossimo a 20? come nei riduttori secondo lo stato della tecnica: nel caso di angoli di pressione secondo il trovato, si osserva che la risultante scaricata sui cuscinetti 4 ad aghi, o anche a rulli, di supporto dei satelliti 3 risulta vantaggiosamente diminuita.

Il riduttore di cui a Figura 3 comprende inoltre un albero motore 6 integrale con il pignone solare 1, un supporto 7 portasatelliti , accoppiato mediante profilo scanalato 7a ad un albero coassiale esterno 7b condotto, una carcassa 8 dotata di coperchio 9 amovibile.

Inoltre nella versione di riduttore 10 a due stadi (Figura 4), il primo portasatellite 7 ? dotato di prolungamento coassiale esterno 10 ad esso solidale, dotato di un tratto dentato 11 fungente da solare per il secondo stadio di riduzione comprendente satelliti 12 e corona 13.

Un secondo portasatelliti 14 ? associato ai secondi satelliti 12 per l'azionamento di un albero condotto 15 coassiale esterno rispetto all'albero 6.

Nelle Figure 5, 6 ? evidenziato il profilo di dentatura in un riduttore secondo il trovato, dotato di fianchi 16 tozzi, di raggio di base P convenientemente elevato per aumentare il valore del fattore di forma.

Per quanto concerne il proporzionamento delle dentature di una coppia di ruota in presa in modo che abbiano lo stesso fattore di forma, si procede come segue :

-dimensionate le dentature secondo un proporzionamento modulare di cui allo stato della tecnica, si determinano i fattori di forma delle due ruote, ad esempio secondo il procedimento indicato in "Transmission gear design for strength and surface durability" di E. L. Jones, pubblicato nel 1962 sulla rivista "Design practices - passengers car automatic transmission" della Society of Automitive Engineers, Inc. ;

-si determinano quindi gli spessori dei denti delle due ruote in corrispondenza delle circonferenze primitive,?

-si spostano le circonferenze di troncatura delle due ruote, senza variare l'altezza del dente, in modo da variare in senso opposto i suddetti spessori dei denti di una quantit? pari alla semidifferenza dei fattori di forma precedentemente determinati, aumentando lo spessore del dente della ruota pi? piccola e diminuendo lo spessore del dente della ruota pi? grande ;

-si ricalcolano i fattori di forma dei denti delle due ruote e si reitera il procedimento sopra descritto fino ad ottenere sostanzialmente lo stesso fattore di forma per entrambe le ruote.

Il valore del fattore di forma come sopra determinato, pu? essere aumentato ribassando di una stessa quantit? le dentature delle due ruote.

Ci? consente di ottenere ruote con un fattore di forma della dentatura predeterminato in base alla potenza da trasmettere e quindi alla sollecitazione massima tollerabile alla base del dente.

Ne deriva che la sollecitazione alla base del dente in ciascuna ruota risulta sostanzialmente inferiore a quella ottenibile con un dimensionamento modulare secondo lo stato della tecnica, a parit? di diametri primitivi e spessore delle ruote.

Si osserva che, con il proporzionamento sopra descritto, le ruote in presa presentano addendum e dedendum tra loro diversi, l'addendum della ruota con minor numero di denti essendo maggiore dell'addendum della ruota con maggior numero di denti.

Il raggio di base P pu? essere determinato come segue:

per una coppia di ruote dentate in presa, il valore ottimale, cio? massimo, del raggio P relativo ad una ruota ? uguale alla distanza tra la circonferenza di fondo della ruota stessa e l'intersezione della linea di ingranamento con la circonferenza di testa dell'altra ruota;

il valore del raggio P dei denti di una ruota cos? determinato deve soddisfare alla seguente condizione: considerata una coppia di denti in presa nella configurazione in cui il punto di contatto coincide con il punto di tangenza delle circonferenze primitive, il centro di curvatura del raccordo avente raggio P deve giacere sulla retta S (Figura 5) congiungente il punto di intersezione Q tra l'interasse V e l'asse T del dente con il punto medio M dell'arco di circonferenza primitiva compreso tra i fianchi del dente dell'altra ruota.

In alternativa, il centro di curvatura potendo giacere tra detta retta S e il fianco del dente.

Nell'attuazione pratica i materiali, le dimensioni, i particolari esecutivi potranno essere diversi da quelli indicati, ma ad essi tecnicamente equivalenti senza per questo uscire dal dominio giuridico della presente invenzione.

C

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.Rotismo con ruote dentate a denti diritti, comprendente almeno una coppia di ruote dentate a dentatura esterna, caratterizzato da ci?, che le dentature di ciascuna ruota hanno sostanzialmente lo stesso fattore di forma. 2.Rotismo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ci?, che il valore del fattore di forma ? tale da garantire una sollecitazione alla base del dente sostanzialmente inferiore a quella ottenibile con un dimensionamento modulare, a parit? degli altri parametri . 3.Rotismo, secondo la rivendicazione 1, oppure 2, caratterizzato da ci?, che le ruote in presa presentano addendum e dedendum tra loro diversi, l'addendum della ruota con minor numero di denti essendo maggiore dell'addendum della ruota con maggior numero di denti . 4.Rotismo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ci?, che l'angolo di pressione ? non minore di 15?. 5.Rotismo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ci?, che l'angolo di pressione ? compreso tra 15? e 35?. 6.Rotismo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ci?, che il grado di ricoprimento nell'ingranamento tra ruote a dentature esterne ? compreso tra 1,08 e 1,15. 7.Rotismo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ci?, che il grado di ricoprimento ? maggiore di 2. 8.Rotismo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ci?, che il raggio (P) di base del dente ha ampiezza corrispondente al valore massimo consentito, compatibilmente con l'esigenza di evitare interferenze nell'ingranamento. 9.Rotismo, secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ci?, che ? un rotismo epicicloidale . 10.Rotismo epicicloidale secondo la rivendicazione 9, caratterizzato da ci? che comprende almeno uno stadio di riduzione costituito da un pignone solare (1) ingranante con una pluralit? di ruote satelliti (2) distribuite intorno al pignone solare con passo angolare sostanzialmente costante e da una corona (3) a dentatura interna ingranante con dette ruote satel- 11.Rotismo epicicloidale, secondo la rivendicazione 10, caratterizzato da ci?, che almeno detto pignone solare (1) e detta corona (3) presentano lo stesso profilo di dentatura. 12.Rotismo epicicloidale, secondo la rivendicazione 11, caratterizzato da ci? che tutte le ruote dentate hanno lo stesso profilo di dentatura.