ITTO20010016A1 - Gruppo cuscinetto-satellite per riduttori epicicloidali. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Gruppo cuscinetto-satellite per riduttori epicicloidali"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un gruppo cuscinetto-satellite per riduttori epicicloidali; l'invenzione si riferisce inoltre ad un elemento satellite per riduttori epicicloidali.

L'invenzione è destinata a trovare applicazione nel settore delle trasmissioni finali di potenza per veicoli e agricoli.

Per una migliore comprensione dello stato della tecnica e dei problemi ad esso inerenti si descriveranno dapprima alcune soluzioni di tipo noto, con riferimento alle figure 1, 2 e 3.

Facendo inizialmente riferimento alla figura 1, un riduttore epicicloidale comprende centralmente un ingranaggio solare motore 10 avente asse geometrico sostanzialmente coincidente con l'asse della ruota. Una corona dentata esterna condotta il, solidale alla ruota, è comandata in rotazione tramite una pluralità di ingranaggi satelliti 12 (uno solo dei quali è illustrato nella figura 1) interposti tra 1'ingranaggio solare 10 e la corona esterna 11. Ciascun satellite 12 è montato in modo girevole per mezzo di un cuscinetto su un perno orizzontale 13 solidale ad un portatreno (non illustrato) rotante intorno all'asse del solare. Il cuscinetto del satellite 12 comprende una doppia serie di elementi di rotolamento 15, interposti tra piste di rotolamento interne 16 di una coppia di anelli interni 14 affiancati assialmente e piste di rotolamento esterne 17 ricavate nel satellite 12.

Nelle applicazioni attualmente note per le trasmissioni finali di potenza di ruote di veicoli agricoli, sono largamente applicate configurazioni illustrate in sezione assiale nelle figure 2 e 3. Secondo la configurazione della figura 2 si utilizza una doppia serie di rulli conici 15a, 15b,- nella soluzione della figura 3 si utilizza una doppia serie di rullini 15a, 15b interposti tra il perno 13 e l'ingranaggio satellite 12.

Le soluzioni di tipo noto sopra menzionate sono molto rigide e comportano un inconveniente dovuto al fatto che i carichi P (figura 1) contemporaneamente applicati ai denti contrapposti del satellite che ingranano sulla corona esterna 11 e sul solare centrale 10, inducono il perno 13 ad inflettersi in un piano tangenziale T. A causa di tale inflessione e della struttura rigida del cuscinetto che supporta il satellite, la pressione di contatto tra i rulli 15a, 15b e la pista di rotolamento esterna assume un andamento asimmetrico, come illustrato schematicamente nelle figure 2 e 3. Ciò porta i denti del satellite a lavorare solo nelle loro zone di estremità assiali, con conseguente usura rapida dei denti in tali zone. Per tali ragioni si adottano accorgimenti, quali la rettifica del solare, al fine di incrementare le prestazioni. L'usura non uniforme riduce sensibilmente la vita utile del solare e del riduttore epicicloidale nel suo insieme, che mediamente ha una vita utile di durata non eccedente le 500 ore alle coppie massime di esercizio.

La presente invenzione si prefigge quindi lo scopo principale di realizzare un gruppo cuscinetto-satellite di tipo perfezionato, capace di incrementare le prestazioni del riduttore epicicloidale.

Nel settore delle trasmissioni finali di potenza per ruote di veicoli industriali vi è una costante richiesta di riduttori epicicloidali in grado di trasmettere potenze sempre maggiori; tale richiesta non può però essere soddisfatta al di là di certi limiti, poiché comporterebbe un dimensionamento eccessivo degli organi finali di trasmissione. Ciò contrasta anche con la contemporanea richiesta, da parte dell'industria, di trasmissioni finali di dimensioni complessive compatte.

Questi ed altri scopi e vantaggi, che saranno compresi meglio in seguito, sono raggiunti secondo l'invenzione da un gruppo cuscinetto-satellite come definito nella rivendicazione 1.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, questi scopi sono raggiunti da un satellite per un riduttore epicicloidale, come definito nella rivendicazione 6.

Forme di attuazione preferenziali dell'invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti .

Verranno ora descritte le caratteristiche strutturali e funzionali di alcune forme di realizzazione preferite ma non limitative del gruppo cuscinetto-satellite secondo l'invenzione; si fa riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista parziale frontale di un riduttore epicicloidale del tipo cui si riferisce 1'invenzione;

le figure 2 e 3 sono viste in sezione assiale di due gruppi cuscinetto-satellite di tipo noto, dove sono stati riportati i diagrammi delle pressioni di contatto lungo i rulli del cuscinetto;

la figura 4 è una vista in sezione assiale e parziale di un riduttore epicicloidale provvisto di un gruppo cuscinetto-satellite secondo una prima forma di attuazione della presente invenzione,-la figura 5 è una vista in sezione assiale di una seconda forma di realizzazione del gruppo cuscinetto-satellite secondo la presente invenzione;

la figura 6 è una vista parziale in sezione assiale, in scala ingrandita, di un riduttore epicicloidale provvisto di un gruppo cuscinettosatellite secondo la forma di realizzazione della figura 5.

Con riferimento alla figura 4, ed utilizzando gli stessi numeri di riferimento già utilizzati per definire parti uguali o corrispondenti nelle figure 1-3, è illustrata in sezione una porzione di un riduttore epicicloidale per la trasmissione finale di potenza di una ruota di un veicolo industriale, in particolare di un veicolo agricolo. Naturalmente, il riferimento a questo possibile campo di applicazione non deve essere in alcun modo interpretato come limitativo della portata del brevetto.

Il riduttore comprende una corona dentata esterna 11, solidale alla ruota (non illustrata) di un veicolo industriale ed un satellite 12 montato in modo girevole per mezzo di un cuscinetto su un perno orizzontale 13 di un portatreno rotante 18. Il cuscinetto ha un anello interno 14, un anello esterno 19, ed una singola serie di rulli a botte 15 interposti tra la pista di rotolamento esterna 17 dell'anello esterno 19 e la pista di rotolamento interna 16 dell'anello di rotolamento interno 14.

I rulli 15 e le piste di rotolamento interna 16 ed esterna 17 hanno profili in sezione assiale incurvati in modo corrispondente per permettere un'inclinazione relativa ed uno spostamento assiale relativo tra le piste interna 16 ed esterna 17, e, di conseguenza, tra il perno 13 e il satellite 12.

I profili in sezione assiale dei rulli e delle piste di rotolamento hanno raggi di curvatura sostanzialmente maggiori della distanza massima tra l'asse centrale X del cuscinetto e le superfici delle piste di rotolamento.

Un cuscinetto di questo tipo è noto dal brevetto europeo EP-B-0175 858.

Grazie a tale configurazione, quando il riduttore epicicloidale è in funzione e il perno 13 viene inflesso in un piano tangenziale come sopra descritto con riferimento alla figura 1, per cui l'asse X' del perno 13 si inclina di un angolo a rispetto all'asse centrale orizzontale X individuato dalle piste di rotolamento esterne 17, a tali piste e al satellite 12 è consentito di inclinarsi e spostarsi assialmente rispetto al perno centrale 13; il satellite 12 è così libero di disporsi in modo tale da mantenere la propria dentatura 12a allineata parallelamente con la dentatura Ila della corona esterna 11 con cui ingrana.

Per effetto dell'impegno allineato delle dentature I2a e Ila, gli sforzi di contatto lungo il rullo (come è visibile anche dal diagramma riportato nella figura 6) risultano distribuiti in modo molto più uniforme e simmetrico rispetto alle soluzioni della tecnica nota (figure 2 e 3); la parte attiva della dentatura è ora più ampia, il che è benefico per la durata degli ingranaggi. Prove sperimentali hanno dimostrato che con la soluzione della presente invenzione è possibile ottenere una vita utile del satellite e del riduttore epicicloidale nel suo complesso superiore a 1000 ore. Si riducono inoltre i rischi di rottura precoce dei denti per fatica e si ritardano i fenomeni di sfaldatura (pitting) soprattutto della dentatura del solare, che costituisce notoriamente un punto critico nei riduttori epicicloidali. La migliore distribuzione della pressione di contatto sui rulli e degli sforzi sui denti migliora inoltre il rendimento ed il funzionamento complessivo del riduttore, poiché i denti del satellite non tendono più ad impuntarsi nelle zone di estremità come avviene invece nelle soluzioni discusse nella parte introduttiva della presente descrizione.

Una forma di attuazione particolarmente preferita della presente invenzione è illustrata nelle figure 5 e 6. Secondo questa variante, la pista di rotolamento esterna 17 del gruppo cuscinettosatellite secondo l'invenzione è formata direttamente nel satellite 12. Rispetto alla forma di attuazione illustrata nella figura 4, in cui la pista di rotolamento 17 è presentata da un anello 19 separato dal satellite 12 e calettato in esso, il satellite 12 del tipo impiegato nelle figure 5 e 6 presenta, a parità di diametro delle superfici primitive, un sottodente di spessore radiale incrementato, il che riduce i rischi di rottura del dente per flessione (bending). È infatti noto che un maggiore spessore del sottodente consente ad un ingranaggio di assorbire meglio le tensioni di lavoro dei denti.

A parità di diametro della superficie primitiva, la forma di realizzazione illustrata nelle figure 5 e 6 è più resistente e quindi può meglio sopportare la trasmissione di potenze più elevate. Ciò rappresenta un vantaggio particolarmente interessante per l'applicazione su ingranaggi epicicloidali di ruote anteriori di veicoli agricoli. In queste ruote, che hanno diametro notevolmente minore rispetto al diametro delle ruote posteriori, lo spazio a disposizione è ridotto, e non consente di montare satelliti di spessore notevole capaci di resistere alle sollecitazioni provocate da una trasmissione di potenza elevata.

In tutte le possibili varianti della presente invenzione è preferibile che i rulli 15 siano disposti a pieno riempimento, senza gabbia.

Oltre a raggiungere gli scopi citati nella parte introduttiva della descrizione, la presente invenzione consente di ottenere una serie di vantaggi ulteriori.

Grazie alla capacità del satellite di orientarsi per seguire la corona esterna e il solare, si incrementano le prestazioni e la durata di tutte le dentature del rotismo epicicloidale.

Rispetto alla tecnica nota rappresentata nella figura 2, il gruppo cuscinetto-satellite secondo la presente invenzione comporta operazioni di montaggio meno complesse, che non richiedono alcuna registrazione, e che non richiedono l'applicazione di un precarico assiale né l'aggiunta di un anello seeger 20.

L'usura uniforme dei denti elimina inoltre la necessità di rettificarli e consente di raggiungere prestazioni superiori.

Per quanto riguarda la forma di realizzazione delle figure 5 e 6 con piste di rotolamento esterne realizzate integralmente con il satellite, si è visto che tale variante consente di realizzare un sottodente di spessore radiale incrementato. Il maggiore spessore del sottodente è anche vantaggioso poiché riduce l'ovalizzazione degli anelli interni del cuscinetto, essendo fissi sui perni 13, sono soggetti a carichi contrapposti e di direzione costante nascenti dal contatto tra le dentature ingrananti tra la corona e il satellite e tra il satellite e il solare; pertanto gli anelli interni tendono con il tempo ad essere deformati plasticamente assumendo una forma schiacciata in funzione della direzione e dell'intensità del carico radiale a cui sono assoggettati. Di conseguenza, quando le piste di rotolamento interne sono ovalizzate, gli elementi di rotolamento tendono a slittare quando si avvicinano alle zone di carico maggiore. Slittando, i rulli provocano un'usura precoce e non uniforme delle piste di rotolamento, con conseguen-te aumento del gioco radiale del cuscinetto e riduzione del suo rendimento e della sua vita utile.

L 'integrazione della pista di rotolamento esterna con il satellite consente inoltre di eliminare qualsiasi movimento circonferenziale relativo tra il satellite e l'anello esterno, riducendo così la cosiddetta "fritting corrosion" . In aggiunta, si garantisce una perfetta coassialità tra la pista di rotolamento esterna e la superficie primitiva della dentatura del satellite, e si eliminano infine possibili errori di eccentricità dovuti ad un accoppiamento imperfetto tra la superficie esterna dell'anello esterno e la sede corrispondente nel satellite .

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI l. Gruppo cuscinetto- satellite per riduttori epicicloidali della trasmissione finale di potenza di un veicolo industriale o agricolo, del tipo comprendente: un ingranaggio solare motore (10) con asse sostanzialmente coincidente con l'asse della ruota,· una corona dentata esterna condotta (11) solidale alla ruota; una pluralità di satelliti (12) interposti tra l'ingranaggio solare (10) e la corona dentata esterna (11), in cui ciascun satellite è montato in modo girevole per mezzo di un cuscinetto su un rispettivo perno orizzontale (13) di un portatreno (18) rotante intorno all'asse dell'ingranaggio solare (10), in cui detto cuscinetto include - una pista di rotolamento esterna (17) solidale alla dentatura (12a) del satellite (12), - una pista di rotolamento interna (16) solidale al perno (13), - una serie di rulli (15) interposti tra le piste di rotolamento interna (16) ed esterna (17), caratterizzato dal fatto che le piste dì rotolamento (16, 17) e i rulli (15) hanno profili in sezione assiale incurvati in modo corrispondente per permettere un'inclinazione (a) relativa ed uno spostamento assiale relativo tra la pista di rotolamento interna (16) e la pista di rotolamento esterna (17).
2. 2. Gruppo cuscinetto-satellite secondo la rivendicazione l, in cui la pista di rotolamento esterna (17) è formata integralmente con il satellite (12).
3. 3. Gruppo cuscinetto-satellite secondo la rivendicazione 1, in cui la pista di rotolamento esterna (17) è formata da un elemento anulare separato (19) e bloccato in modo fisso nel satellite (12).
4. 4. Gruppo cuscinetto-satellite secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui i rulli (15) sono disposti a pieno riempimento senza gabbia .
5. 5. Gruppo cuscinetto- satellite secondo una qua-lunque delle precedenti rivendicazioni, in cui i profili in sezione assiale delle piste di rotolamento (16, 17) e dei rulli (15) hanno raggio di curvatura sostanzialmente maggiore della distanza massima tra l'asse centrale (X) del cuscinetto e le superfici delle piste di rotolamento (16, 17).
6. 6. Satellite per un riduttore epicicloidale, comprendente una dentatura radialmente esterna (12a) ed una superficie radialmente interna (17) atta a costituire una pista di rotolamento esterna per rulli (15) di un cuscinetto, in cui detta superficie (17) ha un profilo in sezione assiale incurvato con un raggio di curvatura sostanzialmente maggiore della distanza tra 1'asse centrale (X) dell'elemento satellite e detta superficie.