ITRM20000590A1 - Innesto di sopravanzo con usura e rumorosita' ridotte. - Google Patents

Description

Il presente trovato riguarda un innesto di sopravanzo con usura e rumorosità ridotte. Tale dispositivo, noto anche col nome di ruota libera, viene impiegato nei casi di trasmissione di una coppia tra due elementi coassiali, un albero e un mozzo, solo in un senso di rotazione, mentre l’accoppiamento deve risultare torsionalmente libero nel senso di rotazione opposto.

Un tipico impiego è quello in cui l’albero attraverso il mozzo, o viceversa, mette in rotazione grosse masse inerziali le quali all’arresto dell’albero non possono essere fermate immediatamente poiché genererebbero un’elevata coppia di ritorno con la conseguente rottura di organi meccanici. Con l’innesto di sopravanzo, all’arresto dell’albero motore, le masse rotanti possono continuare a ruotare liberamente fino a rallentare e fermarsi in maniera graduale.

Esistono in commercio vari tipi di innesto di sopravanzo fatti in diversi modi, avendo tutti lo stesso principio di funzionamento e differenziandosi fra loro nelle soluzioni realizzative.

Un classico esempio di innesto di sopravanzo comunemente usato è quello rappresentato nelle figure 1 e 2.

In esse sono indicati con m il mozzo, con a l’albero, mentre sono contrassegnate genericamente con / linguette e con mi relative molle.

Sull’albero a sono ricavate normalmente due o più cave ca profonde a sufficienza per contenere le linguette / con le molle mi che possono essere elicoidali (e quindi con un ulteriore foro di alloggiamento ricavato sul fondo della cava ca), o a lamina (con elementi di trattenuta laterali montati sull’albero per evitare la loro fuoriuscita dalla cava). Sul mozzo invece sono ricavate cave cm raccordate con rampe r al diametro di centraggio tra mozzo ed albero. Le cave cm sono nello stesso numero, o in un numero multiplo, rispetto a quello delle linguette.

Quando l’albero ruota in senso antiorario o il mozzo ruota in senso orario, le linguette /, spinte dalle molle mi, si sollevano fino a incunearsi nelle cave cm del mozzo, realizzando un vincolo torsionalmente rigido tra l’albero e il mozzo e quindi permettendo la mutua trasmissione di coppia.

Viceversa, ruotando l’albero in senso orario o il mozzo in senso antiorario, poiché il mozzo scorre relativamente all’albero, la rampa di raccordo r agendo sullo spigolo superiore s-s delle linguette, schiaccia queste in basso contro l’azione della molla facendole rientrare nella cava ca dell’albero a seguito di una loro rotazione avente come fulcro il loro spigolo inferiore si. Quindi il mozzo e l’albero possono girare folli l’uno rispetto all’altro.

In una posizione intermedia si ha la situazione della figura 2. Non appena, durante la rotazione reciproca, lo spigolo ss delle linguette scopre lo spigolo sm del mozzo, le linguette l si riaprono repentinamente, grazie all’azione della molla sottostante, per poi richiudersi di nuovo. Invertendo la rotazione reciproca di mozzo e albero, le linguette, scorrendo al contrario sulla rampa r, si riaprono andando in battuta e rivincolando reciprocamente il mozzo e l’albero. Durante la rotazione “folle” ad ogni salto delle linguette si ha un urto che genera il caratteristico rumore intermittente di tali innesti di sopravanzo. Gli svantaggi di un tale tipo di innesti sono legati al fatto che le cave sull’albero devono essere abbastanza grandi per poter contenere le linguette e, analogamente, le cave sul mozzo con le relative rampe abbastanza ampie per contenere il profilo superiore delle linguette che non può essere ridotto ad un semplice “spuntone” poiché nell’urto del ri accoppi amento potrebbero spezzarsi. Questa disposizione riduce notevolmente la superficie di accoppiamento e centraggio tra albero e mozzo.

Inoltre le cave sull’albero costringono ad usare diametri di centraggio tra mozzo e albero più ampi per evitare indebolimenti e soprattutto, nel caso di montaggio di cuscinetti sull’albero, per sopravanzare i diametri di montaggio di eventuali boccole e cuscinetti.

L’aumento del diametro fa sì che le velocità di strisciamento tra linguette, mozzo e albero siano molto alte con conseguente maggiore sollecitazione ad usura di essi.

Tutti questi inconvenienti acquistano un’importanza rilevante quando tali innesti di sopravanzo sono usati, ad esempio, nei cosiddetti invertitori di moto. In questi meccanismi gli innesti di sopravanzo sono usati su due mozzi calettati su di uno stesso albero. A seconda del senso di rotazione dell’albero, uno dei mozzi funziona sempre in folle mentre l’altro è sempre in presa per un numero elevato di ore e a velocità notevoli, fino ed oltre 2000 giri/min. In questo caso anche il continuo sbattimento delle linguette può essere origine di disturbo per chi lavora a contatto con questi organi. Risulta quindi che questo è un impiego non del tutto appropriato per tale tipo di organo. L’alternativa è quella di usare disconnessioni meccaniche e manuali che però, oltre a non essere automatiche, sono molto più costose da realizzare.

Il presente trovato vuole superare gli inconvenienti di cui sopra utilizzando, in un innesto di sopravanzo, particolari geometrie delle cave e delle linguette tali da attribuire a queste ultime un movimento del tutto diverso.

In particolare, uno scopo del trovato è quello di realizzare, a parità di dimensioni rispetto ad uno convenzionale, un innesto di sopravanzo con elevate caratteristiche di resistenza alle sollecitazioni e in particolare a quelle di usura.

In generale, un altro scopo del trovato è quello di realizzare innesti di sopravanzo di ridotte dimensioni.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di ridurre la rumorosità rispetto agli innesti di sopravanzo tradizionali.

Pertanto, il presente trovato fornisce un innesto di sopravanzo con usura e rumorosità ridotte, comprendente un mozzo, un albero cilindrico e una serie di linguette per il mutuo accoppiamento dell’uno e dell’altro in un solo senso di rotazione, che, da un punto di vista generale, si caratterizza dal fatto che:

dette linguette, aventi una forma prismatica con una faccia concava rivolta verso l’albero, sono alloggiate e vincolate ad oscillare intorno ad un presente trovato in condizione di impegno;

- Figure 7 a 10 sono sezioni trasversale parziali dell’innesto di sopravanzo secondo il presente trovato in fasi successive fra condizione di impegno e di sblocco;

- Figura 11 è una sezione trasversale parziale, in scala ingrandita, di una variante dell’innesto di sopravanzo secondo il presente trovato in condizione di impegno;

- Figura 12 è una sezione trasversale parziale, in scala ingrandita, della variante della Figura 1 1 in condizione di sblocco;

- Figura 13 è una sezione ricavata secondo la linea A-A della figura 6.

Facendo riferimento in particolare alle figure 3, 4 e 5, che sono rispettive viste delle parti componenti l’innesto di sopravanzo secondo una forma di realizzazione del trovato, in un mozzo 1, nella sua superficie interna 10 di centraggio e accoppiamento con un coassiale albero 4, sono ricavate cave di contenimento, indicate genericamente con 2, per linguette contrassegnate genericamente con 3. Ogni linguetta 3, di forma sostanzialmente prismatica con una faccia concava rivolta verso l’albero, è contenuta tra la cava 2 del mozzo 1 e l’albero 4 in maniera da ruotare intorno ad un asse passante all’interno della sezione prismatica della linguetta.

Nell’omologa superficie esterna 40 dell’albero 4 di centraggio e accoppiamento con il mozzo 1, sono ricavati circonferenzialmente intagli a gradino 5 per le linguette 3. Gli intagli a gradino 5 sono nello stesso numero delle cave di contenimento 2, oppure in un suo multiplo. Il numero delle cave di contenimento 2 è pari a quello delle linguette 3. Nella forma di realizzazione descritta o illustrata, vi sono tre cave sul mozzo, quindi tre linguette, e sei intagli sull’albero.

Secondo il presente trovato, nel profilo della cava di contenimento 2 sono previste parti operativamente corrispondenti a omologhe parti formate nel profilo della linguetta 3:

una parete concava di spinta e appoggio 20 sul mozzo 1 di un’omologa faccia 30 della linguetta 3 durante la trasmissione della coppia;

<• >una parete convessa 21 presentante uno spigolo che va a puntare su di una faccia 31 della linguetta 3 durante la sua rotazione, per imprimerle il giusto movimento;

<■ >una gola 22 per una molla a lamina, come mostrata nel seguito, o eventualmente per una o più molle elicoidali;

una parete concava 23 di trattenuta della linguetta 3, sostanzialmente di forma circolare con raggio pari al raggio massimo di rotazione di una corrispondente faccia 34 della linguetta 3, in maniera da consentire l’oscillazione di quest’ultima.

Come per le cave di contenimento 2, anche nel profilo di ogni intaglio a gradino 5 dell’albero 4 sono previste parti operativamente corrispondenti a omologhe parti formate nel profilo della linguetta 3:

<• >una parete 50 di spinta sull’albero 4 dell’omologa faccia 34 della linguetta 3 durante la trasmissione della coppia;

<■ >una superficie di appoggio 51 della linguetta 3 tale da limitarne la corsa di rientro;

<• >uno spigolo 52 che, in posizione di impegno, va a puntare su di una faccia 35 della linguetta 3, avente lo stesso raggio di curvatura delle superfici 10 e, rispettivamente, 40 del mozzo e dell’albero, per imprimere, in contrapposizione allo spigolo della parete convessa 21, la rotazione iniziale della linguetta 3.

La parete 50 di spinta e la superficie di appoggio 51, Luna e l’altra secanti il cilindro dell’albero 4, formano tra loro un angolo sostanzialmente retto. La parete 50 di spinta giace in un piano ideale disassato rispetto all’albero.

Con riferimento alla figura 6, è rappresentata la posizione di impegno delle linguette 3 spinte da relative molle 6 per cui se l’albero 4 ruotasse in senso antiorario (o il mozzo 1 in senso orario) vi sarebbe la trasmissione del moto e quindi della coppia tra i due componenti.

Per quanto riguarda il funzionamento, si faccia riferimento alle figure 7 a 10, in cui, per semplicità, è mostrata una sola linguetta per rappresentare il passaggio da una condizione in cui il mozzo 1 e l’albero 4 sono in moto rotatorio solidale ad una condizione in cui gli stessi sono folli l’uno rispetto all’ altro.

Nella condizione di moto solidale la faccia 35 della linguetta 3 è posizionata in prossimità, idealmente a contatto, dello spigolo 52 dell’albero 4 cosi come la parete 20 della cava 2 del mozzo 1 e la parete 50 dell’intaglio 5 dell’albero 4 sono rispettivamente a contatto con le facce 30 e 34 della linguetta 3.

Tutto questo è possibile anche perché, come mostrato nella figura 4, l’intaglio a gradino 5 ricavato nell’albero 4 è posto da un lato rispetto all’asse verticale di simmetria dell’ albero. Ciò permette di avere un intaglio a gradino 5 molto piccolo rispetto alle dimensioni della linguetta 3 e quindi anche una stretta superficie di appoggio 51 tale da permettere che lo spigolo 52 si venga a trovare in prossimità circa della parte centrale della faccia curva 35 della linguetta 3.

Ruotando l’albero 4 in senso orario, o il mozzo 1 in senso antiorario, lo spigolo 52 dell’albero 4, in moto rispetto al mozzo 1 e quindi alla linguetta 3, spinge quest’ultima al contatto con la sua faccia 31 contro lo spigolo 21 della cava di trattenuta 3 nel mozzo 1 . Questo genera una coppia di forze che fa in modo che la linguetta ruoti attorno ad un asse passante idealmente per il punto 32. Si ricordi che nell’esempio della tecnica precedente la rotazione della linguetta 3 avviene rispetto ad uno dei suoi spigoli estremi “si”.

Sempre con riferimento alle figure 7 a 10, con l’avanzamento della rotazione relativa dell’albero rispetto al mozzo (o viceversa), la linguetta 3 ruota sempre più, contro l’azione della molla 6 fino al momento in cui la linguetta 3 appoggia con la sua faccia 35 sulla periferia circonferenziale 40 dell’albero 4. Grazie alla particolare disposizione secondo il trovato, si nota che, continuando l’albero 4 a ruotare folle rispetto al mozzo 1, la linguetta 3, anche quando scopre tutto l’intaglio a gradino 5 dell’albero 4 non va ad urtare subito sull’intaglio a gradino 5 se non idealmente nell’istante in cui si trovi nella condizione di impegno mostrata nella figura 7. Ma, soprattutto ad alte velocità relative, la linguetta 3 non ha il tempo di andare in fine corsa poiché lo spigolo 52 dell’intaglio a gradino 5, che è sempre a contatto con la faccia 35 della linguetta 3, insieme alla parete 21 del mozzo, per rotazioni appena successive a quella limite della fig.7, fa sì che la linguetta 3 fermi la sua corsa ed anzi tomi subito indietro.

Questo è favorito anche dal fatto che la linguetta, avendo un asse di rotazione interno al suo profilo acquisti una velocità periferica di rotazione inferiore che non se ruotasse attorno ad un suo spigolo estremo come nella tecnica precedente.

Tuto questo si risolve in una minore rumorosità dell’innesto di sopravanzo. Altro notevole vantaggio è che, essendo la cava sull’albero molto piccola rispeto alla cava del mozzo ed andando poco in profondità su di esso, a parità di diametro limite minimo tra questa soluzione e quella più tradizionale, si ha la possibilità di lavorare su un diametro di albero notevolmente inferiore e più vicino al diametro minimo limite con la riduzione delle velocità periferiche di strisciamento reciproco. Inoltre pur lavorando su un diametro inferiore, la ridotta dimensione degli intagli 5 sull’albero 4 accoppiata alle dimensioni minime delle cave del mozzo 1, fa sì che la superficie 40 di contato e centraggio dell’albero 4 sia notevolmente superiore, quindi con una migliore ripartizione dei carichi e del supporto reciproco tra i due.

Anche il rimpegno dell’albero e del mozzo viene realizzato in maniera graduale come si può intuire ruotando l’albero in senso antiorario (o il mozzo in senso orario), come mostrato osservando le figure dalla 10 alla 7.

Con riferimento alle figure 11 e 12 è mostrata una variante della forma di realizzazione sopra descritta, dove sono usati numeri di riferimento simili o uguali per parti corrispondenti.

In una cava di trattenuta 200 di un mozzo 100 è ricavata, nella sua parete 23, un’ulteriore rientranza 24. Tale rientranza 24 ha dimensioni, forma e disposizione tali tale da permetere l’introduzione di una protuberanza 33 formata in una faccia 340 di una lingueta 300 rivolta verso la parete concava 23 di tratenuta della cava 200. La rientranza 24 è delimitata da un gradino 25 destinato all’impegno con un risalto corrispondente 36 della protuberanza 33. Il gradino 25 della cava 200 e il corrispondente risalto 36 della linguetta 3 sono opportunamente orientate in modo che, ruotando l’albero in senso orario rispetto al mozzo, la linguetta 300 viene spinta a ruotare anch’essa leggermente in senso orario attorno all’asse dell’albero 4 fino a che il risalto 36 della linguetta 300 si va ad appoggiare sul gradino 25 della cava 200. In tal modo, come mostrato nella figura 12, continuando l’albero 4 a girare in senso orario rispetto al mozzo, o viceversa, l’attrito dinamico fra l’albero 4 e la linguetta 300, favorito dalla viscosità dell’olio di lubrificazione trattiene quest’ultima appoggiata al gradino 25 della cava 200 sul mozzo, e quindi opponendosi alla forza della molla 6 fa in modo che la linguetta 300 non riscatti nell’intaglio 5 sull’albero 4. Si eliminano così sbattimenti e rumorosità dannose.

Una volta che l’albero 4 inverte la sua rotazione, grazie anche allo spigolo 52 dell’intaglio 5, la linguetta 300 viene leggermente spostata fino a disimpegnarsi dal gradino 25 della cava 200 e rientrare nell’intaglio 5 dell’albero, per bloccare la rotazione di quest’ultimo rispetto al mozzo 100. Secondo il presente trovato è prevista una particolare conformazione della molla a lamina 6, meglio mostrata nelle figure 13 e 14 che sono sezioni trasversali della molla lungo la linea A-A della figura 6, quando vista nella gola 22 fungente da sede o quando vista da sola.

La molla 6 presenta alette 60, le quali, una volta montata la molla nella gola 22 del mozzo 1 e, inseriti l’albero 4 e la linguetta 3, fanno sì che la molla 6 sia perfettamente alloggiata nella sua sede e che non possa fuoriuscire in nessun modo da essa. Infatti le alette 60 si appoggiano alle facce estreme del mozzo 1, essendo queste larghe abbastanza per abbracciare tutto il suo spessore, così che la molla 6 non possa traslare lungo l’asse del mozzo 1 fuoriuscendo da esso.

Come conseguenza positiva di questa soluzione di fabbricazione della molla, che è resa autobloccante, non sono necessari componenti addizionali o lavorazioni particolari per bloccare la molla in sede, con ovvi vantaggi dal punto di vista della semplicità di montaggio e del minor costo complessivo. Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del medesimo concetto innovativo.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Innesto di sopravanzo con usura e rumorosità ridotte, comprendente un mozzo, un albero cilindrico e una serie di linguette per il mutuo accoppiamento dell’uno e dell’altro in un solo senso di rotazione, caratterizzato dal fatto che dette linguette (3; 300), aventi una forma prismatica con una faccia concava (35) rivolta verso l’albero sono alloggiate e vincolate ad oscillare intorno ad un asse di rotazione, avente per traccia il punto (32), in rispettive cave di contenimento (2; 200) ricavate nel mozzo (1; 100); dette cave di contenimento (2; 200) presentando ad una loro estremità una parete concava (20) di spinta e d’appoggio della linguetta (3; 300), all’altra estremità una parete concava (23) di trattenuta della linguetta (3; 300), e, tra l’una e l’altra estremità, una parete convessa (21) presentante uno spigolo per imprimere il movimento di rotazione alla linguetta (3; 300) e almeno una gola (22) in cui è alloggiata una relativa molla (6); dette linguette (3; 300) essendo in grado di impegnarsi con intagli a gradino (5) formati circonferenzialmente nell’albero (4), aventi, mutuamente ortogonali, una parete di spinta (50) e una superficie di appoggio (51), terminante con uno spigolo (52), che in posizione di impegno cade all’interno della faccia concava (35) della linguetta (3; 300) .
2. 2. Innesto di sopravanzo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto asse di oscillazione ha per traccia un punto (32) interno alla sezione prismatica della linguetta (3; 300).
3. 3. Innesto di sopravanzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta linguetta (300), in una sua faccia rivolta verso la parete concava (23) di trattenuta della cava (200), presenta una protuberanza (33) destinata ad essere ricevuta in una rientranza (24) ricavata nella parete concava (23) e delimitata da un gradino (25) in impegno con un risalto corrispondente (36) della protuberanza (33).
4. 4. Innesto di sopravanzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta molla (6) è una molla a lamina aventi alette radiali (60) di estremità.