ITTO20100328A1 - Gruppo mozzo ruota a due corone di corpi volventi - Google Patents

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Description

C. TITOLO
GRUPPO MOZZO RUOTA A DUE CORONE DI CORPI VOLVENTI
O. RIASSUNTO
GRUPPO MOZZO RUOTA (10) A DUE CORONE (Cl, C2) DI CORPI VOL VENTI (13) PRESENTANTE UN ASSE (A) DI ROTAZIONE E PROVVISTO, PER CIASCUNA CORONA DI CORPI VOLVENTI (13), DI UNA PISTA INTERNA (111, 112) DI SCORRIMENTO E DI UNA PISTA ESTERNA (121, 122) DI SCORRIMENTO, LE QUALI SONO DISPOSTE IN POSIZIONI ASSIALMENTE SFALSATE SECONDO UN RISPETTIVO ANGOLO DI CONTATTO E LUNGO UNA RISPETTIVA LINEA DI CARICO (LI, L2) PER PERMETTERE AL GRUPPO DI SOPPORTARE CARICHI COMBINATI; L’ANGOLO DI CONTATTO DI UNA PRIMA CORONA (Cl) DI CORPI VOLVENTI (13) DELLE DUE CORONE (Cl, C2) DI CORPI VOLVENTI (13) PRESENTANDO UN’AMPIEZZA DIFFERENTE DA UN’AMPIEZZA DELL’ANGOLO DI CONTATTO DI UNA SECONDA CORONA (C2) DI CORPI VOLVENTI (13) DELLE DUE CORONE (Cl, C2) DI CORPI VOLVENTI (13).
Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: GRUPPO MOZZO RUOTA A DUE CORONE DI CORPI VOLVENTI
DESCRIZIONE
La presente invenzione è relativa ad un gruppo mozzo ruota a due corone di corpi volventi.
I gruppi mozzo ruota a due corone di corpi volventi presentano un asse di rotazione e comprendono un anello interno, un anello esterno disposto coassiale e esternamente all'anello interno, e, per ciascuna corona di corpi volventi, una pista di scorrimento interna ed una pista di scorrimento esterna ricavate, rispettivamente, all'esterno dell'anello interno ed all'interno dell'anello esterno in posizioni assialmente sfalsate tra loro per permettere al gruppo mozzo ruota di sopportare carichi combinati, ovvero carichi che agiscono contemporaneamente in un senso radiale ed in un senso assiale.
I gruppi mozzo ruota del tipo sopra descritto sono utilizzati in numerose applicazioni in campo automobilistico, ed hanno subito sostanziali modifiche strutturali fino ad incorporare negli stessi anelli interno ed esterno le flangie di connessione alle ruote ed al telaio contribuendo alla creazione di strutture compatte e leggere, nonché a garantire sia un assemblaggio semplificato, sia sempre maggiore affidabilità.
A causa delle sempre più restrittive norme antinquinamento adottate negli ultimi anni, è stato necessario studiare soluzioni tecnologiche volte a ridurre, anche in modo indiretto, sia i consumi energetici delle automobili, sia le emissioni dannose per l'ambiente, quali, ad esempio, le emissioni di ossido di carbonio.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo mozzo ruota a due corone di corpi volventi, il quale pur mantenendo elevate caratteristiche meccaniche ed elevata affidabilità, permetta una consistente riduzione dei consumi e delle emissioni inquinanti.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo mozzo ruota a due corone di corpi volventi presentante un asse di rotazione e comprendente, per ciascuna corona di corpi volventi, una pista interna di scorrimento ed una pista esterna di scorrimento, le quali sono disposte in posizioni assialmente sfalsate secondo un rispettivo angolo di contatto e lungo una rispettiva linea di carico per permettere al gruppo di sopportare carichi combinati; il gruppo mozzo ruota essendo caratterizzato dal fatto che l'angolo di contatto di una prima corona di corpi volventi delle due corone di corpi volventi presenta un'ampiezza differente da un'ampiezza dell'angolo di contatto di una seconda corona di corpi volventi delle due corone di corpi volventi.
L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
- la figura 1 illustra, in sezione trasversale, un prima preferita forma di realizzazione di un gruppo mozzo ruota a due corone di corpi volventi realizzato secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è un diagramma schematico della distribuzione dei carichi del gruppo mozzo ruota della figura 1; e
- la figura 3 illustra, in sezione trasversale, un seconda preferita forma di realizzazione di un gruppo mozzo ruota a due corone di corpi volventi della figura 1.
Con riferimento alla figura 1, con 10 è indicato nel suo complesso un gruppo mozzo ruota presentante un asse A di rotazione e comprendente un anello interno 11 ed un anello esterno 12 coassiali tra loro ed all'asse A di rotazione e girevoli l'uno rispetto all'altro per l'interposizione tra loro di due corone CI e C2 di corpi 13 volventi, che, nell'esempio qui descritto sono sfere, i cui centri sono disposti lungo rispettivi diametri medi PI e P2.
Inoltre, il gruppo 10 comprende, per ciascuna corona CI e C2, una pista interna 111 e 112 di scorrimento ed una pista esterna 121 e 122 di scorrimento disposte in posizioni assialmente sfalsate per permettere al gruppo 10 di sopportare carichi combinati, i quali agiscono contemporaneamente sia in senso radiale, sia in senso assiale, e si trasmettono tra sfere 13 e piste interne 111 e 112 e tra sfere 13 e piste esterne 121 e 122 lungo rispettive linee LI e L2 di carico. In particolare, le linee LI e L2 di carico congiungono i punti di contatto tra le sfere 13 di ciascuna corona CI e C2 con le relative piste interne 111/112 e le relative piste esterne 121/122, e formano rispettivi angoli a e β di contatto con rispettive linee perpendicolari all'asse A in un piano radiale.
Le piste interne 111 e 112 di scorrimento sono ricavate all'esterno dell'anello interno 11, mentre le piste esterne 121 e 122 di scorrimento sono ricavate direttamente su una superficie 123 interna dell'anello esterno 12, il quale, nell'esempio di attuazione illustrato, è anche dotato di una flangia 124 esterna per l'ancoraggio del gruppo 10 ad un veicolo.
L'anello interno 11 è un anello interno flangiato per permettere l'attacco una ruota al gruppo 10, e comprende:
una flangia 14 trasversale all'asse A di rotazione,
- un fusello 15 estendentesi lungo l'asse A di rotazione e realizzato dello stesso materiale della flangia 14, ed
- un anello 16 di riporto, il quale è montato sul fusello 15, ed è assialmente bloccato da un bordino 17 rollato.
La flangia 14 e l'anello 16 definiscono per il gruppo 10 i cosiddetti "lato outboard" e, rispettivamente, "lato inboard", e la pista interna 111 di scorrimento della corona CI è ricavata direttamente su di una superficie esterna 113 del fusello 15 in prossimità della flangia 14, mentre la pista interna 112 di scorrimento della corona C2 è ricavata direttamente sull'anello 16 di riporto. Alternativamente, secondo una forma di attuazione non illustrata, anche la pista interna 111 di scorrimento della corona CI può essere ricavata direttamente su di un rispettivo anello di riporto disposto in posizione intermedia tra la flangia 14 e l'anello 16 ed assialmente bloccato dalla flangia 14 e dall'anello 16 stessi.
Nell'esempio di attuazione illustrato, il diametro medio PI della corona CI presenta dimensioni maggiori delle dimensioni del diametro medio P2 della corona C2, ma tutto quanto descritto in codesta descrizione può essere vantaggiosamente applicato anche ad un gruppo mozzo ruota in cui le dimensioni del diametro medio PI della corona CI siano pari alle dimensioni del diametro medio P2 della corona C2. Per amore di chiarezza, vale comunque la pena sottolineare che un gruppo mozzo ruota asimmetrico con un diametro medio PI della corona Cl, ovvero della corona "lato outboard", maggiorato rispetto al diametro medio P2 della corona C2, ovvero della corona "lato inboard", presenta, a parità di tutte le altre dimensioni, una rigidezza maggiore di un gruppo mozzo ruota simmetrico con i diametri medi PI e P2 delle medesime dimensioni.
Ai fini di una riduzione dell'attrito tra corpi volventi 13 e piste di scorrimento, il gruppo mozzo ruota 10 sopradescritto presenta le ampiezze degli angoli a e β di contatto di dimensioni differenti tra loro, e, in particolare l'angolo a di contatto della corona CI ha un'ampiezza maggiore dell'ampiezza dell'angolo β di contatto della corona C2.
Nella figura 2, è illustrato in modo schematico un diagramma di carico del gruppo mozzo ruota 10 della presente invenzione nell'ipotesi che venga sottoposto ad un carico ruota FR applicato in corrispondenza di un centro PR di applicazione disposto lungo l'asse A di rotazione.
Le corone CI e C2 del gruppo mozzo ruota 10, sottoposte al carico ruota FR, reagiscono con rispettive forza Fi e F2 di reazione, le quali sono applicate in corrispondenza di rispettivi centri Ri e R2 di reazione, i quali sono individuati lungo l'asse A dall'intersezione delle relative linee LI e L2 di forza con l'asse A stesso, e distano assialmente dal centro PR di applicazione di una distanza assiale XI e, rispettivamente, di una distanza assiale X2.
In particolare, è stato verificato che le condizioni ottimali in termini di riduzione dell'attrito si hanno allorquando i valori delle tangenti trigonometriche dei due angoli a e β di contatto sono legati dalle seguente relazione:
dove :
Con riferimento alla figura 2, qualora il gruppo mozzo ruota fosse simmetrico, ovvero con k pari a 1, e qualora gli angoli a e β' di contatto fossero di pari ampiezza, le forze di reazione, indicate in questo caso con FI' e F2' sarebbero applicate in rispettivi centri Ri' e R2' di reazione distanti assialmente dal centro PR di applicazione di una distanza assiale XI' e, rispettivamente, di una distanza assiale X2'.
Considerando il diagramma di carico del gruppo mozzo ruota 10 simmetrico (k=l), ma con differenti ampiezze degli angoli a e β di contatto, ovvero con l'ampiezza dell'angolo β inferiore all'ampiezza dell'angolo a ed all'ampiezza dell'angolo β' e confrontandolo al diagramma di carico di un gruppo mozzo ruota simmetrico e con pari ampiezze degli angoli a e β' di contatto, si ha che il centro R2 di reazione della forza F2 di reazione si sposta ad una distanza X2 assiale inferiore alla distanza X2' con un conseguente incremento dell'intensità della forza F2 di reazione stessa. Tuttavia, la riduzione dell'ampiezza dell'angolo β di contatto determina, a livello cinematico, una riduzione di una velocità di rivoluzione delle sfere 13 attorno all'asse A con una conseguente riduzione dell'attrito tra sfere 13 e piste 112 e 122 di scorrimento.
Quando, invece, il gruppo mozzo ruota 10 è asimmetrico, ovvero con k maggiore di uno, e gli angoli a e β di contatto presentano ampiezze differenti, si ha che, rispetto al precedente caso di gruppo mozzo ruota simmetrico, il centro RI di reazione della forza FI di reazione si sposta ad una distanza XI assiale superiore alla distanza XI' con un conseguente decremento dell'intensità della forza F2 di reazione stessa ed una migliore distribuzione delle forze FI e F2 di reazione senza alcuna sostanziale variazione della velocità di rivoluzione delle sfere 13 della corona CI attorno all'asse A. Pertanto, in un gruppo mozzo ruota 10 asimmetrico, oltre a beneficiare di una maggiore rigidezza, beneficia anche di una migliore distribuzione di forze permettendo alle sfere 13 di ciascuna corona CI e C2 di lavorare in condizioni di carico migliori e con un minore attrito tra le piste di scorrimento e le sfere 13 stesse a tutto vantaggio dei consumi e delle emissioni inquinanti.
La forma di attuazione illustrata nella figura 3 è relativa ad un gruppo mozzo ruota 10', il quale è simile al gruppo mozzo ruota 10, dal quale si differenzia per il fatto che i diametri esterni Φ1 delle sfere 13 della corona CI non presentano dimensioni pari alle dimensioni dei diametri esterni Φ2 delle sfere 13 della corona C2, ma presentano dimensioni inferiori alle dimensioni dei diametri esterni Φ2 delle sfere 13 della corona C2. La riduzione dei diametri esterni Φ1 delle sfere 13 comporta, a parità delle altre condizioni dinamiche e strutturali sopra descritte, una riduzione delle velocità tangenziali tra sfere 13 e piste di scorrimento e, pertanto, una riduzione dell'attrito.
Così come quanto sopra descritto può essere vantaggiosamente applicato anche ad un gruppo mozzo ruota simmetrico, in cui le dimensioni del diametro medio PI della corona CI siano pari alle dimensioni del diametro medio P2 della corona C2, è da intendersi, anche, che quanto sopra può vantaggiosamente essere anche applicato ad un gruppo mozzo ruota asimmetrico, in cui, però il diametro medio PI della corona CI presenta dimensioni inferiori delle dimensioni del diametro medio P2 della corona C2.
Si intende che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione qui descritte ed illustrate, che sono da considerarsi come esempi di attuazione del gruppo mozzo ruota a due corone di corpi volventi, che è invece suscettibile di ulteriori modifiche relative a forme e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di montaggio.

Claims (13)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo mozzo ruota (10)(10') a due corone (Cl, C2) di corpi volventi (13) presentante un asse (A) di rotazione e comprendente, per ciascuna corona di corpi volventi (13), una pista interna (111, 112) di scorrimento ed una pista esterna (121, 122) di scorrimento, le quali sono disposte in posizioni assialmente sfalsate secondo un rispettivo angolo di contatto e lungo una rispettiva linea di carico (LI, L2) per permettere al gruppo di sopportare carichi combinati; il gruppo mozzo ruota essendo caratterizzato dal fatto che l'angolo di contatto di una prima corona (Cl) di corpi volventi (13) delle due corone (Cl, C2) di corpi volventi (13) presenta un'ampiezza differente da un'ampiezza dell'angolo di contatto di una seconda corona (C2) di corpi volventi (13) delle due corone (Cl, C2) di corpi volventi (13).
  2. 2. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i diametri esterni dei corpi volventi (13) della prima corona (Cl) di corpi volventi (13) presentano dimensioni pari alle dimensioni dei diametri esterni dei corpi volventi (13) della seconda corona (C2) di corpi volventi (13).
  3. 3. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i diametri esterni dei corpi volventi (13) della prima corona (Cl) di corpi volventi (13) presentano dimensioni inferiori alle dimensioni dei diametri esterni dei corpi volventi (13) della seconda corona (C2) di corpi volventi (13).
  4. 4. Gruppo mozzo ruota secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'angolo di contatto della prima corona (Cl) di corpi volventi (13) presenta un'ampiezza maggiore dell'ampiezza dell'angolo di contatto della seconda corona (C2) di corpi volventi (13).
  5. 5. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la prima corona (Cl) di corpi volventi (13) e la seconda corona (C2) di corpi volventi (13) reagiscono ad un carico ruota (FR) applicato in corrispondenza di un centro (PR) di applicazione disposto lungo l'asse (A) di rotazione con una rispettiva prima forza (FI) di reazione ed una rispettiva seconda forza (F2) di reazione applicate in corrispondenza di un rispettivo primo centro (RI) di reazione e di un secondo centro (R2) di reazione, e che, definiti : XI: una distanza assiale tra il primo centro (RI) di reazione ed il centro (PR) di applicazione; X2: una distanza assiale tra il secondo centro (R2) di reazione ed il centro (PR) di applicazione; PI: un diametro medio della prima corona (Cl) di corpi volventi (13); P2: un diametro medio della seconda corona (C2) di corpi volventi (13); a: un angolo di contatto della prima corona (Cl) di corpi volventi (13); β: un angolo di contatto della seconda corona (C2) di corpi volventi (13); i valori delle tangenti trigonometriche dei due angoli di contatto a a β sono legati dalle seguente relazione:
    dove :
  6. 6. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il diametro medio della prima corona (Cl) di corpi volventi (13) è pari al diametro medio della seconda corona (C2) di corpi volventi (13).
  7. 7. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il diametro medio della prima corona (Cl) di corpi volventi (13) è maggiore del diametro medio della seconda corona (C2) di corpi volventi (13).
  8. 8. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto di comprendere un anello interno (11) ed un anello esterno (12) coassiali tra loro ed all'asse (A) di rotazione e girevoli l'uno rispetto all'altro per l'interposizione tra loro delle due corone (Cl, C2) di corpi volventi (13); la pista interna (111, 112) di scorrimento e la pista esterna (121, 122) di scorrimento di ciascuna corona di corpi volventi (13) essendo ricavate all'esterno dell'anello interno (11) e, rispettivamente, all'interno dell' anello esterno (12).
  9. 9. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'anello interno (11) è un anello flangiato provvisto di una flangia (14)trasversale all'asse (A) di rotazione per l'attacco di una ruota.
  10. 10. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la pista interna (111, 112) di scorrimento della prima corona (Cl) di corpi volventi (13) è ricavata direttamente all'esterno dell'anello interno (11) ed in prossimità della flangia.
  11. 11. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che l'anello interno (11) comprende un fusello, il quale si estende lungo l'asse (A) di rotazione ed è realizzato dello stesso materiale della flangia; la pista interna (111, 112) di scorrimento della prima corona (Cl) di corpi volventi (13) essendo ricavata direttamente su di una superficie esterna del fusello.
  12. 12. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che l'anello interno (11) comprende un anello di riporto montato sul fusello; la pista interna (111, 112) di scorrimento della seconda corona (C2) di corpi volventi (13) essendo ricavata direttamente sull'anello di riporto.
  13. 13. Gruppo mozzo ruota secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che le piste esterne di scorrimento della prima e della seconda corona (C2) di corpi volventi (13) sono ricavate direttamente su di una superficie interna dell'anello esterno (12).
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