ITTO20060378A1 - Dispositivo anti-rotazione per anello di cuscinetto, e cuscinetto e macchina associati. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo anti-rotazione per anello di cuscinetto, e cuscinetto e macchina associati"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il settore dei dispositivi utilizzati per limitare un'eventuale rotazione di un anello non-girevole di un cuscinetto rispetto al suo alloggiamento. Tali dispositivi sono generalmente denominati dispositivi antirotazione o anti-scorrimento, e vengono particolarmente impiegati per i cuscinetti utilizzati negli alternatori .

In questo tipo di applicazione, un rotore è montato a rotazione in un carter all'interno del quale è fissato uno statore, tramite interposizione di due cuscinetti del tipo comprendente un anello interno girevole, un anello esterno non-girevole ed una corona di elementi di rotolamento disposta tra gli anelli. Gli anelli interni di ciascuno dei cuscinetti sono montati serrati su una parte del rotore, gli anelli esterni essendo montati in un alloggiamento del carter appositamente previsto.

L'anello esterno di uno dei cuscinetti è generalmente montato nel suddetto alloggiamento con un accoppiamento scorrevole per permettere un leggero spostamento assiale del suddetto anello rispetto all'alloggiamento. Questo accoppiamento può permettere, da una parte, di applicare, per mezzo di rondelle assialmente elastiche, uno sforzo assiale di precompressione sui cuscinetti, e d'altra parte, di liberarsi di eventuali variazioni dimensionali assiali dell'alloggiamento dovute a variazioni termiche.

In generale, gli anelli esterni dei cuscinetti e i loro alloggiamenti sono realizzati in materiali di nature diverse, ad esempio in acciaio e in lega leggera, quale l'alluminio. In ragione delle dilatazioni differenziali di questi due materiali, l'accoppiamento previsto tra l'anello esterno di un cuscinetto ed il suo alloggiamento può modificarsi, il che può generare un serraggio radiale insufficiente tra questi due pezzi, o addirittura l'acquisizione di un leggero gioco radiale.

La coppia d'attrito interna del cuscinetto generata in particolare dalla viscosità del lubrificante utilizzato per detto cuscinetto, o ancora per gli attriti dei dispositivi di tenuta del cuscinetto, combinata con la riduzione di serraggio o l'acquisizione di un leggero gioco tra cuscinetto e alloggiamento, può provocare uno scorrimento angolare dell'anello esterno nel suo alloggiamento e nuocere così al buon funzionamento dell'alternatore. È quindi necessario prevedere dei dispositivi destinati a limitare un'eventuale rotazione dell'anello esterno rispetto al suo alloggiamento.

A tale scopo è noto, dal documento US 5,785,433, un anello anti-rotazione per anello di cuscinetto aperto in un punto della sua circonferenza e delimitato radialmente da superfici interna ed esterna curve ed eccentriche l'una rispetto all'altra. L'anello comprende una pluralità di porzioni elasticamente deformabili.

L'anello è montato all'interno di una scanalatura predisposta su una superficie cilindrica esterna dell'anello esterno del cuscinetto, detta scanalatura essendo provvista di un fondo eccentrico rispetto all'asse geometrico di detto anello. All 'atto del montaggio del cuscinetto all'interno di un alloggiamento, le porzioni elasticamente deformabili, in risalto rispetto alla superficie cilindrica esterna dell'anello esterno, vanno a contattare radialmente detto alloggiamento.

Durante il funzionamento, quando l'anello esterno del cuscinetto ruota rispetto all'alloggiamento, l'anello resta immobile nella scanalatura per effetto dell'attrito di contatto delle porzioni deformabili con l'alloggiamento, il che provoca un inceppamento tra l'anello esterno, l'anello e l'alloggiamento, limitando così lo spostamento angolare dell'anello esterno rispetto a detto alloggiamento.

Un tale anello presenta 1'inconveniente di comprendere una pluralità di porzioni elasticamente deformabili che si devono ridurre di sezione al-1 'atto del montaggio del cuscinetto all'interno dell'alloggiamento, il che complica un po' l'operazione di montaggio del cuscinetto nel suo alloggiamento, e genera un rischio di sradicamento di particelle delle porzioni deformabili dell'anello se quest'ultimo è realizzato in materiale plastico, potendo così generare rischi di inquinamento.

L'anello, peraltro, presenta una forma relativamente complessa che può rivelarsi costosa.

È anche noto, dal documento JP-A-2000087988, un anello anti-rotazione per anello di cuscinetto montato all'interno di un alloggiamento, l'anello essendo circonferenzialmente continuo e montato al-1 'interno di una scanalatura predisposta su una superficie cilindrica esterna dell'anello esterno del cuscinetto. La scanalatura è provvista di un fondo eccentrico rispetto all'asse geometrico di detto anello di cuscinetto.

I coefficienti d'attrito tra una superficie anulare esterna dell'anello e l'alloggiamento all'interno del quale è destinato ad essere montato il cuscinetto, e tra una superficie anulare interna dell'anello ed il fondo della scanalatura sono adattati per permettere all'anello esterno di conservare, per attrito, la sua posizione angolare rispetto all'alloggiamento.

L'utilizzazione di un tale anello presenta l'inconveniente di assicurare l'immobilizzazione angolare in rotazione dell'anello del cuscinetto unicamente per attrito tra due materiali, il che non garantisce un bloccaggio positivo assoluto.

La presente invenzione ha dunque per scopo di rimediare a questi inconvenienti, proponendo un dispositivo anti-rotazione per cuscinetto affidabile, economico, e che permetta un montaggio facile del cuscinetto .

A questo scopo, un dispositivo anti-rotazione per cuscinetto è del tipo provvisto di un anello girevole, di un anello non-girevole comprendente una scanalatura anulare predisposta su una superficie cilindrica, e di una corona di elementi di rotolamento disposti tra piste di rotolamento dei suddetti anelli, il fondo di detta scanalatura essendo eccentrico rispetto all'asse dell'anello nongirevole .

Il dispositivo comprende un anello antirotazione circonferenzialmente continuo destinato ad esser disposto nella scanalatura. L'anello è provvisto di almeno un risalto radiale costituente una linguetta rivolta verso l'esterno e destinata ad essere montata all'interno di una cavità predisposta in un alloggiamento all'interno del quale è montato l'anello non-girevole.

Un tale dispositivo presenta il vantaggio di comprendere una linguetta montata in una cavità di forma corrispondente che permette di assicurare, in modo particolarmente preciso e sicuro, il bloccaggio in rotazione dell'anello non-girevole rispetto all'alloggiamento .

In altri termini, dato che l'anello nongirevole del cuscinetto ed il suo alloggiamento so no generalmente realizzati in materiali differenti, l'anello permette di mantenere il posizionamento angolare di detto anello di cuscinetto rispetto all'alloggiamento per attrito, ma anche per bloccaggio meccanico grazie alla linguetta.

Inoltre, per la presenza di tale cavità, la linguetta non interferisce all'atto del montaggio del cuscinetto all'interno del suo alloggiamento, il che semplifica notevolmente l'assemblaggio della macchina all'interno della quale viene montato il cuscinetto ed aumenta la sua sicurezza di funzionamento .

Preferibilmente l'anello è realizzato in materiale sintetico sovrastampato nella scanalatura, il che permette l'ottenimento di un insieme unitario formato dal cuscinetto e dal dispositivo antirotazione che può essere manipolato e trasportato con rischi particolarmente ridotti di separazione accidentale di questi elementi.

Vantaggiosamente lo spessore radiale dell'anello, al di fuori della zona della linguetta, è variabile in funzione della posizione circonferenziale considerata.

Lo spessore radiale dell'anello può essere sostanzialmente uguale alla profondità della scanalatura, una superficie esterna dell'anello essendo destinata ad essere allineata radialmente con la superficie cilindrica dell'anello non-girevole.

Tale disposizione permette anche di limitare un'eventuale interferenza radiale dell'anello con l'alloggiamento, all'atto del montaggio del cuscinetto all'interno di detto alloggiamento.

Preferibilmente l'anello presenta una dimensione assiale sostanzialmente costante.

L'anello può comprendere una sola linguetta, in maniera tale da ottenere un dispositivo particolarmente economico.

Vantaggiosamente, la linguetta e l'anello sono monoblocco, il che permette l'ottenimento di un pezzo unitario.

L'invenzione riguarda anche un cuscinetto volvente provvisto di un anello girevole, di un anello non-girevole comprendente una scanalatura anulare predisposta su una superficie cilindrica, il fondo di detta scanalatura essendo eccentrico rispetto all'asse dell'anello non-girevole, di una corona di elementi di rotolamento disposti tra piste di rotolamento di detti anelli e di un anello antirotazione circonferenzialmente continuo e disposto nella scanalatura.

L'anello comprende almeno un risalto radiale formante una linguetta rivolta verso l'esterno e destinata ad essere montata all'interno di una cavità predisposta in un alloggiamento all'interno del quale è montato l'anello non-girevole.

L'invenzione riguarda anche una macchina comprendente una parte fissa, una parte mobile, ed almeno un dispositivo a cuscinetto montato tra dette parti e provvisto di un anello girevole, di un anello non-girevole comprendente una scanalatura anulare predisposta su una superficie cilindrica, il fondo di detta scanalatura essendo eccentrico rispetto all'asse dell'anello non-girevole, di una corona di elementi di rotolamento disposti tra piste di rotolamento di detti anelli, e di un anello anti-rotazione circonferenzialmente continuo e disposto nella scanalatura.

L'anello comprende almeno un risalto radiale che forma una linguetta diretta verso l'esterno e montata all'interno di una cavità predisposta in un alloggiamento della parte fissa all'interno del quale è montato l'anello non-girevole.

La presente invenzione sarà compresa meglio dalla lettura della descrizione dettagliata di forme di realizzazione prese a titolo di esempi non limitativi ed illustrati nei disegni allegati, in cui :

le figure da 1 a 3 sono viste prospettiche di un cuscinetto comprendente un dispositivo antirotazione secondo un aspetto dell'invenzione;

la figura 4 è una vista schematica in sezione del dispositivo anti-rotazione delle figure da 1 a 3;

la figura 5 è una vista schematica in sezione assiale del cuscinetto delle figure da 1 a 3 montato su un albero;

la figura 6 è una vista parziale in sezione secondo l'asse VI-VI della figura 5; e

le figure da 7 a 9 sono viste parziali di varianti realizzative del dispositivo anti-rotazione delle figure da 1 a 6.

Come si può vedere nelle figure da 1 a 5, il cuscinetto, indicato con il numero di riferimento 1 nel suo insieme, è del tipo a singola corona di sfere a gola profonda. Esso comprende un anello interno 2, un anello esterno 3, tra i quali sono alloggiati una corona di elementi di rotolamento 4, qui realizzati sotto forma di sfere, una gabbia 5 per il mantenimento dello spazio circonferenziale degli elementi di rotolamento 4, e due dispositivi di tenuta metallici 6 e 7.

L'anello interno 2 è di tipo massiccio. Si intende per "anello di tipo massiccio", un anello la cui forma è ottenuta mediante lavorazione a macchina con asportazione di trucioli (tornitura e/o rettifica) a partire da tubi, barre, sbozzati forgiati e/o rullati. L'anello interno 2 comprende un foro alesato 2a di forma cilindrica delimitato da superfici laterali radiali 2b e 2c opposte, ed una superficie cilindrica esterna sovrapposta 2d a partire dalla quale è formata una gola circolare toroidale 2e che presenta in sezione trasversale un profilo concavo atto a formare una pista di rotolamento per gli elementi di rotolamento 4, detta gola essendo orientata verso l'esterno.

L'anello interno 2 comprende anche, a livello della superficie cilindrica esterna 2d ed in prossimità delle superfici radiali 2b e 2c, due scanalature anulari (non numerate) simmetriche tra loro rispetto ad un piano passante per il centro degli elementi di rotolamento 4.

L'anello esterno 3, anch'esso di tipo massiccio, comprende una superficie cilindrica esterna 3a delimitata da superfici laterali radiali 3b e 3c opposte, ed un foro alesato 3d sovrapposto di forma generale cilindrica a partire dal quale è formata una gola circolare toroidale 3e che presenta in sezione trasversale un profilo concavo atto a formare una pista di rotolamento per gli elementi di rotolamento 4, detta gola essendo orientata verso l'interno .

L'anello esterno 3 comprende anche, a livello del foro alesato 3d ed in prossimità delle superfici radiali 3b e 3c, due scanalature anulari (non numerate) simmetriche tra loro rispetto ad un piano passante per il centro degli elementi di rotolamento 4. Le suddette scanalature anulari sono allineate radialmente rispetto alle scanalature anulari dell'anello interno 2.

All 'interno di dette scanalature sono montati i dispositivi di tenuta 6 e 7. I dispositivi di tenuta 6 e 7 sono così disposti radialmente tra gli anelli interno ed esterno 2, 3. Il dispositivo di tenuta 6 p montato assialmente tra gli elementi di rotolamento 4 e le superfici radiali 2b e 3b degli anelli 2 e 3, il dispositivo di tenuta 7 è montato assialmente tra gli elementi di rotolamento 4 e le superfici radiali 2c e 3c di detti anelli 2 e 3.

L'anello esterno 3 comprende anche una scanalatura anulare 8 predisposta a livello della superiieie cilindrica esterna 3a e presentante, in sezione trasversale, un profilo sostanzialmente rettangolare. La scanalatura 8 è qui disposta,in senso assiale sostanzialmente tra il centro degli elementi di rotolamento 4 e la superficie radiale 3b dell'anello esterno 3. La scanalatura 8 è qui a facce laterali radiali e comprende una parete di fondo 8a anulare cilindrica ed eccentrica rispetto ad un asse geometrico 9 dell'anello esterno 3. Secondo una variante, le facce laterali della scanalatura 8 possono anche essere inclinate rispetto ad un piano radiale del cuscinetto 1.

Detto anello esterno 3 è qui non-girevole, l'anello interno 2 essendo girevole. Sia ben inteso che si può anche prendere in considerazione di prevedere un anello esterno girevole ed un anello interno non-girevole.

Il cuscinetto 1 comprende anche un anello antirotazione 10, vantaggiosamente realizzato in materiale sintetico sovrastampato all'interno di detta scanalatura 8. L'anello 10 può, ad esempio, essere realizzato in poliammide caricata o meno con fibre di vetro, o altri additivi.

Come illustrato in modo più visibile nella figura 6, l'anello 10, realizzato in un pezzo singolo, è provvisto di una porzione di fissaggio circolare 11 circonferenzialmente continua e delimitata radialmente da superfici cilindriche interna ed esterna Ila e llb anulari, e di una sporgenza o risalto radiale che forma una linguetta 12 e prolunga, in parte, la superficie esterna llb verso l'esterno. La superficie interna Ila è destinata ad essere in contatto radiale con la parete di fondo 8a della scanalatura 8.

La porzione circolare 11 di fissaggio presenta una dimensione radiale variabile al di fuori della zona della linguetta 12. In altri termini, le superfici cilindriche interna ed esterna Ila ed llb sono eccentriche l'una rispetto all'altra. Le superfici interna Ila ed esterna llb sono sostanzialmente lisce e continue, e non comprendono alcun gradino di materiale.

La porzione circolare 11 presenta una dimensione assiale sostanzialmente costante e corrispondente alla dimensione assiale della scanalatura 8.

La linguetta 12 è disposta sostanzialmente a livello di un piamo mediano della porzione circolare 11 e presenta una forma generale rettangolare. La dimensione angolare della linguetta 12 è ridotta rispetto a quella della porzione circolare 11, ed è ad esempio compresa tra 10° e 15°. La dimensione assiale della linguetta 12 è sostanzialmente uguale a quella della porzione circolare 11, la sua dimensione radiale essendo sostanzialmente maggiore a quella di detta porzione 11.

L'anello 10 è sovrastampato nella scanalatura 8 dell'anello esterno 3 del cuscinetto 1 in maniera tale che la linguetta 12 sia centrata nella zona di massima profondità di detta scanalatura 8, e che la superficie esterna llb dell'anello sia allineato radialmente, al di fuori della zona della linguetta 12, con la superficie cilindrica esterna 3a dell'anello 3 del cuscinetto 1.

Il cuscinetto 1 è montato su un albero 13 avente un asse geometrico 14 ed all'interno di un corpo 15. L'asse geometrico 14 si confonde con l'asse 9 dell'anello esterno 3.

Il corpo 15, di forma generale anulare, comprende una prima porzione radiale 15a disposta nelle vicinanze della superficie cilindrica esterna dell'albero 13 e si estende verso l'esterno, prolungandosi, a partire da un'estremità superiore, mediante una seconda porzione radiale 15b che si estende verso l'esterno. La seconda porzione radiale 15b presenta una dimensione assiale sostanziaimente maggiore a quella della prima porzione 15a e forma una superficie d'appoggio per la superficie radiale 3b dell'anello esterno 3 del cuscinetto 1. La seconda porzione radiale 15b è prolungata, a partire da un'estremità superiore, mediante una porzione assiale 15c provvista di un foro alesato 15d all'interno del quale è alloggiato l'anello esterno 3 del cuscinetto 1.

La porzione assiale 15c del corpo 15 comprende anche una cavità 16 predisposta a livello del foro alesato 15d, sostanzialmente in concordanza di forma con la linguetta 12 dell'anello 10. La cavità 16 lascia sussistere un leggero gioco radiale 17 tra una superficie esterna della linguetta 12 e la porzione assiale 15c del corpo 15.

In varianti realizzative, si può anche prendere in considerazione di prevedere una cavità 16 che presenti in sezione trasversale una forma generale triangolare, la linguetta 12 potendo ad esempio essere identica a quella precedentemente descritta (figura 7) o ancora in concordanza di forma con la suddetta cavità (figura 8). Si può anche prendere in considerazione di prevedere, così come rappresentato nella figura 10, una cavità 16 che presenti in sezione trasversale un profilo di forma semicircolare .

Per realizzare il montaggio del cuscinetto 1 all 'interno del corpo 15 in un primo tempo il suo anello interno 2 viene calettato sull'albero 13, poi si monta l'albero all'interno del corpo 15 in maniera tale che la linguetta 12 dell'anello 10 sia alloggiata all'interno della cavità 16 della porzione assiale 15c. All'atto dell'introduzione del cuscinetto 1 all'interno della porzione assiale 15c , l'anello 10 non interferisce con il foro alesato 15d, per effetto della sua realizzazione, la porzione cilindrica 11 del cuscinetto dell'anello 10 essendo radialmente allo stesso livello della superficie cilindrica esterna 3a dell'anello esterno 3 del cuscinetto.

Durante il funzionamento, l'anello esterno 3 del cuscinetto è immobilizzato angolarmente rispetto alla porzione assiale 15c del corpo 15, per cooperazione meccanica della linguetta 12 con la cavità 16, limitando così uno spostamento dell'anello esterno 3 rispetto all'alloggiamento.

Inoltre, nel caso in cui l'adesione del materiale sintetico stampato dell'anello 10 sull'anello esterno 3 del cuscinetto non sia sufficiente a garantire la sua solidarizzazione angolare su detto anello 3, se l'anello esterno 3 tende a ruotare rispetto al corpo 15, l'anello 10, montato in contatto radiale con il foro alesato 15d del corpo 15, resta angolarmente immobile grazie alla linguetta 12 che provoca, per effetto eccentrico, uno spostamento radiale di detto anello 10 in direzione del foro alesato della cavità 16. Lo spostamento radiale dell'anello 10 avviene fino a quando la superficie esterna llb arriva ad appoggiare contro una porzione del foro alesato 15d dell'alloggiamento situato da una parte e dall'altra della cavità 16.

L'anello 10 si ritrova così radialmente bloccato tra il fondo della scanalatura 8 ed una parte del foro alesato 15d del corpo 15, il che provoca un'immobilizzazione angolare dell'anello esterno 3 del cuscinetto 1, per effetto dell'inceppamento tra l'anello 10, la scanalatura 8 e il foro alesato 15d, e per il bloccaggio meccanico della linguetta 12. L'eventuale spostamento angolare dell'anello esterno 3 all'interno del corpo 15 è così molto limitato, e l'anello del cuscinetto è definitivamente bloccato.

Peraltro, l'esistenza di una superficie interna Ila sprovvista di dislivello, in particolare in senso radiale a livello della linguetta 12, permette di evitare un eventuale spostamento verso 1<1>interno dell'anello 10 in caso di sforzi radiali. In effetti, anche nel caso di una coppia importante, il rischio di deformazione dell'anello antirotazione 10 è così particolarmente limitato, il che permette di ottenere un bloccaggio sicuro e perfezionato .

L'anello realizza così, durante il funzionamento, un sistema anti-rotazione di un anello rispetto al suo alloggiamento particolarmente facile da montare, efficace, affidabile ed economico.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo anti-rotazione per cuscinetto del tipo provvisto di un anello girevole (2), di un anello non-girevole (3) comprendente una scanalatura anulare (8) predisposta su una superficie cilindrica, e di una corona di elementi di rotolamento (4) disposti tra piste di rotolamento di detti anelli, il fondo di detta scanalatura essendo eccentrico rispetto all'asse dell'anello non-girevole, il dispositivo comprendendo un anello (10) antirotazione circonferenzialmente continuo destinato ad essere disposto nella scanalatura, caratterizzato dal fatto che l'anello comprende almeno un risalto radiale formante una linguetta (12) diretta verso l'esterno e destinata ad essere montata al-1 'interno di una cavità predisposta in un alloggiamento all'interno del quale è montato l'anello nongirevole .
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui l'anello (10) è realizzato in materiale sintetico sovrastampato nella scanalatura (8).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui lo spessore radiale dell'anello (10), al di fuori della zona della linguetta, è circonferenzialmente variabile.
4. 4. Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui lo spessore radiale dell'anello (10) è sostanzialmente uguale alla profondità della scanalatura, una superficie esterna dell'anello essendo destinata ad essere allineata radialmente con la superficie cilindrica dell'anello non-girevole.
5. 5. Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l'anello (10) presenta una dimensione assiale sostanzialmente costante.
6. 6. Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l'anello (10) comprende una sola linguetta (12).
7. 7. Dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la linguetta e l'anello (10) sono monoblocco.
8. 8. Cuscinetto volvente provvisto di un anello girevole (2), si un anello non-girevole (3) comprendente una scanalatura anulare (8) predisposta su una superficie cilindrica, il fondo di detta scanalatura essendo eccentrico rispetto all'asse dell'anello non-girevole, di una corona di elementi di rotolamento (4) disposti tra piste di rotolamento di detti anelli, e di un anello (10) anti-rotazione circonferenzialmente continuo e disposto nella sca nalatura, caratterizzato dal fatto che l'anello comprende almeno un risalto radiale formante una linguetta (12) diretta verso l'esterno e destinata ad essere montata all'interno di una cavità predisposta in un alloggiamento all'interno del quale è montato l'anello non-girevole.
9. 9. Macchina comprendente una parte fissa, una parte mobile ed almeno un dispositivo a cuscinetto montato tra dette parti e provvisto di un anello girevole (2), di un anello non-girevole (3) comprendente una scanalatura anulare (8) predisposta su una superficie cilindrica, il fondo di detta scanalatura essendo eccentrico rispetto all'asse dell'anello non-girevole, di una corona di elementi di rotolamento (4) disposti tra piste di rotolamento di detti anelli, e di un anello (10) antirotazione circonferenzialmente continuo e disposto nella scanalatura, caratterizzata dal fatto che l'anello comprende almeno un risalto radiale formante una linguetta (12) diretta verso l'esterno e montata all'interno di una cavità (16) predisposta in un alloggiamento della parte fissa all'interno del quale è montato l'anello non-girevole.