ITTO20110263A1 - Trasmissione meccanica a ingressi ed uscite di potenza ad assi paralleli - Google Patents

Description

“TRASMISSIONE MECCANICA A INGRESSI ED USCITE DI POTENZA AD ASSI PARALLELIâ€

La presente invenzione à ̈ relativa a una trasmissione meccanica a ingressi ed uscite di potenza ad assi paralleli.

Trasmissioni di questo tipo vengono utilizzate principalmente, ma non esclusivamente, in applicazioni di tipo marino e quando debbano essere trasmesse potenze relativamente elevate a più dispositivi utilizzatori.

In generale, nelle trasmissioni note del tipo sopra descritto viene utilizzato un riduttore multistadio ad ingranaggi cilindrici, il quale collega cinematicamente ingressi ed uscite attraverso una successione di più stadi di riduzione, ciascuno dei quali à ̈ composto da un treno semplice di ingranaggi.

In generale, e soprattutto in campo marino, la tendenza à ̈ quella di utilizzare, in un simile riduttore, ingranaggi con diametri normalmente superiori ad un metro per minimizzare il numero degli assi del riduttore stesso.

Questa soluzione, se semplice dal punto di vista dell’architettura, non à ̈ ottimale dal punto di vista dei pesi e delle prestazioni dal momento che i citati ingranaggi non solo risultano relativamente pesanti a causa delle loro dimensioni, ma sono anche affetti da notevoli perdite di efficienza sia per effetto ventilante, sia per l’attrito derivante dagli strisciamenti delle dentature fra loro in presa.

Inoltre, una simile soluzione rende particolarmente complicato e costoso qualsiasi intervento di manutenzione e/o riparazione, in quanto tale intervento comporta, normalmente, lo smontaggio di tutto il riduttore.

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire una trasmissione meccanica a ingressi ed uscite di potenza ad assi paralleli, la quale trasmissione consenta di eliminare gli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene fornita una trasmissione meccanica a ingressi ed uscite di potenza ad assi paralleli secondo la rivendicazione 1 e, preferibilmente, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni successive dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 1.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano degli esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 illustra, in vista prospettica schematica, una preferita forma di attuazione della trasmissione secondo la presente invenzione ;

- la figura 2 Ã ̈ una vista esplosa della trasmissione della figura 1;

- la figura 3 Ã ̈ una vista in pianta della trasmissione della figura 1;

- la figura 4 Ã ̈ una vista in pianta della trasmissione della figura 1 in una diversa configurazione;

- le figure da 5 a 7 illustrano, in vista prospettica schematica, rispettivi particolari della figura 1; e

- le figure 8 e 9 illustrano, in maniera schematica ed in sezione, il particolare della figura 7 in rispettive configurazioni operative.

Con riferimento alla figura 1, con 1 Ã ̈ indicata nel suo complesso una trasmissione meccanica presentante due alberi di ingresso, indicati rispettivamente con 2 e 3 e presentanti rispettivi assi 4 e 5 fra loro paralleli, e due alberi di uscita indicati rispettivamente con 6 e 7 e presentanti rispettivi assi 8 e 9 paralleli fra loro ed agli assi 4 e 5.

La trasmissione 1 à ̈ una trasmissione modulare comprendente tre moduli, di cui un primo modulo à ̈ un modulo 10 di ingresso provvisto dei due alberi di ingresso 2 e 3, mentre il secondo ed il terzo modulo sono due moduli 11 e 12 di uscita, di cui il modulo 11 di uscita à ̈ provvisto dell’albero di uscita 6 ed il modulo 12 di uscita à ̈ provvisto dell’albero di uscita 7.

Secondo quanto meglio illustrato nella figura 2, i moduli 10, 11 e 12 sono provvisti di rispettivi carter 13, 14 e 15, di cui il carter 13 comprende una parete anteriore 16 ed una parete posteriore 17 piane perpendicolari agli assi 4, 5, 8 e 9 e supporta i carter 14 e 15 in posizioni affacciate alla parete anteriore 16.

In particolare, secondo quanto illustrato nelle figure 3 e 4, il carter 13 presenta in pianta una forma a Y provvista di un piano P di simmetria perpendicolare alle pareti 16 e 17 e comprende due bracci 18 e 19 disposti in posizioni fra loro speculari rispetto al piano P e formanti fra loro un angolo di circa 120°. Il braccio 18 à ̈ attraversato, in prossimità di una propria estremità libera, dall’asse 4, mentre il braccio 19 à ̈ attraversato, in prossimità di una propria estremità libera, dall’asse 5. Il carter 13 comprende, inoltre, un piede 20, il quale di estende lungo il piano P ed à ̈ attraversato da due alberi 21 e 22, che sono supportati in modo girevole dal carter 13, sono alberi di uscita del modulo 10 di ingresso, sono disposti il primo sostanzialmente in corrispondenza dell’incrocio dei bracci 18 e 19 ed il secondo in prossimità della estremità libera del piede 20, e presentano rispettivi assi 23 e 24 giacenti sul piano P e paralleli agli assi 4, 5, 8 e 9.

Il carter 15 del modulo 12 presenta in pianta una forma generalmente rettangolare, à ̈ fissato in modo smontabile sulla parete anteriore 16 del carter 13 del modulo 10 ed in posizione tale che l’asse 24 lo attraversi in prossimità di una sua estremità longitudinale, l’altra estremità longitudinale del carter 15 essendo rivolta verso l’estremità libera del piede 20; mentre il carter 14 del modulo 11 presenta in pianta una forma a ogiva ed à ̈ fissato in modo smontabile sulla parete anteriore 16 del carter 13 del modulo 10 ed in posizione tale che l’asse 23 lo attraversi in prossimità di una sua estremità longitudinale. L’attacco (non illustrato) del carter 14 alla parete anteriore 16 à ̈ realizzato in modo tale da consentire di posizionare il carter 14 in due posizioni alternative ruotate una rispetto all’altra di circa 180° attorno all’asse 23 in modo da poter disporre, a seconda delle necessità e dello spazio a disposizione, l’asse 8 in prossimità dell’asse 4 oppure dell’asse 5.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1, 2 e 5, il modulo 10 alloggia un ingranaggio collettore 25 cilindrico calettato sull’albero 21 e coassiale all’asse 23 e due treni 26 e 27, fra loro speculari, di ingranaggi cilindrici alloggiati all’interno dei bracci 18 e, rispettivamente 19 e di accoppiamento dei relativi alberi di ingresso 2 e, rispettivamente, 3 all’ingranaggio collettore 25.

Nei due treni 26 e 27, gli ingranaggi possono essere a denti dritti, elicoidali o bi-elicoidali, ed il numero degli assi attorno ai quali ruotano gli ingranaggi e, quindi, il numero degli ingranaggi, viene scelto in funzione sia della distanza di ciascun albero di ingresso 2, 3 dall’ingranaggio collettore 25, sia del senso di rotazione che si vuole impartire all’ingranaggio collettore 25, sia dei diametri degli ingranaggi, che vengono in ogni caso scelti in modo da contenere i diametri degli ingranaggi stessi al disotto dei 30-40 cm ed ottenere valori di velocità periferica al massimo pari a 110-120 m/s.

Nell’esempio illustrato,in particolare, nella figura 5 gli alberi di ingresso 2 e 3 vengono fatti girare, in uso, con lo stesso verso di rotazione e ciascun treno 26, 27 comprende un ingranaggio 28 calettato sul relativo albero di ingresso 2, 3; una coppia di ingranaggi 29 e 30 calettati su rispettivi alberi 31a e 31b fra loro coassiali e paralleli agli alberi di ingresso 2 e 3, ed un ingranaggio 32 accoppiato all’ingranaggio 30 ed all’ingranaggio collettore 25. Normalmente, gli alberi 31a e 31b sono fra loro angolarmente solidali, ma permettono, in caso di necessità, l’inserimento, tra loro, di un sistema di disaccoppiamento (per esempio una ruota libera, non illustrata), che permette di interrompere la trasmissione fra gli ingranaggi 29 e 30 in caso di arresto del relativo albero di ingresso 2, 3. Nel caso in cui il sistema di disaccoppiamento fosse esterno alla trasmissione 1 o non fosse necessario, la coppia di ingranaggi 29 e 30 può essere sostituita da un solo ingranaggio intermedio che colleghi l’ingranaggio 28 all’ingranaggio 32.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, il carter 13 del modulo 10 alloggia, infine, un ulteriore ingranaggio 34 ausiliario calettato sull’albero 22 ed accoppiato all’ingranaggio collettore 25.

Secondo quanto illustrato, in particolare, nella figura 6, il modulo 11 di uscita comprende una catena cinematica A di tipo TSP (Torque Split Path), ossia una catena cinematica realizzata secondo il principio della “suddivisione dei percorsi di trasmissione della coppia†, per consentire la trasmissione di coppie relativamente elevate contenendo al massimo le dimensioni degli ingranaggi e, quindi, il peso globale del modulo 11 di uscita stesso. Anche nel caso del modulo 11, gli ingranaggi possono essere a denti dritti, elicoidali o bi-elicoidali.

La catena cinematica A del modulo 11 di uscita definisce due percorsi B e C paralleli di trasmissione di coppia presentanti un ingresso comune definito da un cannotto 35 calettato sull’albero 21 dell’ingranaggio collettore 25 e portante solidali due ingranaggi 36 e 37 fra loro uguali, i quali costituiscono l’estremità di ingresso del percorso B e, rispettivamente, del percorso C. I percorsi B e C presentano una estremità di uscita comune definita da un ingranaggio 38 calettato sull’albero di uscita 6 e disposto, lungo l’albero di uscita 6, ad un livello intermedio a quelli dei due ingranaggi 36 e 37, i quali sono i due ingranaggi di ingresso di rispettivi percorsi paralleli di trasmissione della coppia dall’albero 21 all’albero di uscita 6. Il percorso B comprende una coppia di ingranaggi 39 e 40, i quali sono calettati su di un albero 41 girevole parallelo all’albero di uscita 6, e di cui l’ingranaggio 39 ingrana con l’ingranaggio 36 e l’ingranaggio 40 ingrana con l’ingranaggio 38. Allo stesso modo, il percorso C comprende una coppia di ingranaggi 42 e 43 fra loro solidali, i quali sono calettati su di un albero 44 girevole parallelo all’albero di uscita 6, e di cui l’ingranaggio 42 ingrana con l’ingranaggio 37 e l’ingranaggio 43 ingrana con l’ingranaggio 38.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1, 2 e da 7 a 9, il modulo 12 di uscita à ̈ un riduttore a tre assi presentante un albero di ingresso costituito dall’albero 22 e configurato in modo tale da assumere due diverse posizioni assiali, cui corrispondono sensi di rotazione opposti dell’albero di uscita 7. Anche nel caso del modulo 12, gli ingranaggi utilizzati possono essere a denti dritti, elicoidali o bi-elicoidali.

Con riferimento alle figure 8 e 9, nelle quali alcune parti sono illustrate con proporzioni, rispetto alle altre parti, inesatte per motivi grafici, l’albero 22 à ̈ un albero tubolare supportato girevole all’interno del carter 13 e presentante, all’interno del carter 13, due dentature interne 45 e 46 a denti diritti fra loro assialmente spaziate e sostituibili, secondo una variante non illustrata, da una pluralità di scanalature longitudinali interne definenti, in corrispondenza delle loro parti terminali opposte, le dentature interne 45 e 46.

Attraverso l’albero 22 à ̈ montato assialmente scorrevole, sotto la spinta di un organo di comando 47 azionabile dall’esterno, un albero 48, il quale à ̈ coassiale all’asse 24, fuoriesce dall’albero 22, penetra all’interno del carter 15 del modulo 12 di uscita e presenta una dentatura esterna 49 a denti diritti accoppiabile all’una o all’altra delle dentature interne 45 e 46 a seconda della posizione assiale assunta dall’albero 48 rispetto all’albero 22.

Al proprio interno, il carter 15 supporta girevoli due ingranaggi 50 e 51, i quali sono fra loro indipendenti, sono coassiali fra loro ed all’asse 24 e comprendono rispettivi mozzi 52 e 53 tubolari provvisti di rispettive dentature interne 54 e 55 a denti diritti disposte ad una distanza l’una dall’altra pari alla distanza esistente fra le dentature interne 45 e 46. In particolare, lungo l’asse 24, la dentatura interna 46 à ̈ interposta fra la dentatura interna 45 e la dentatura interna 54, la quale à ̈ interposta fra la dentatura interna 46 e la dentatura interna 55.

Infine, l’albero 48 à ̈ provvisto di una ulteriore dentatura esterna 56 a denti diritti, che à ̈ disposta ad una distanza dalla dentatura esterna 49 pari alla distanza esistente fra le dentature interne 45 e 54.

Nel modulo 12 di uscita, l’albero di uscita 7 à ̈ supportato girevole dal carter 15 in posizione affiancata all’albero 48 e porta calettato un ingranaggio 57 direttamente accoppiato all’ingranaggio 50 e ad un ulteriore ingranaggio 58 calettato su di un ulteriore albero 59, che à ̈ montato girevole (in modo non illustrato) sul carter 15, à ̈ parallelo all’albero 48 e porta calettato un ulteriore ingranaggio 60 direttamente accoppiato all’ingranaggio 51.

In definitiva, quindi, il modulo 12 comprende una catena cinematica D:

- una cui porzione intermedia comprende gli ingranaggi 57, 58 e 60, di cui gli ingranaggi 58 e 60 sono fra loro solidali e costituiscono un organo rotante intermedio di trasmissione interposto fra l’ingranaggio 57 e l’ingranaggio 51;

- le cui estremità sono definite dai due ingranaggi 50 e 51;

- ed in cui ciascuna estremità à ̈ selettivamente accoppiabile all’albero 22 tramite un giunto scanalato comprendente un organo mobile intermedio di accoppiamento costituito dall’albero 48.

In uso, il modulo 12 di uscita può assumere due distinte configurazioni, nella prima delle quali, illustrata nella figura 8, l’albero 48 à ̈ posizionato in modo tale che le sue dentature esterne 49 e 56 ingranino con la dentatura interna 45 dell’albero 22 e, rispettivamente, con la dentatura interna 54 del mozzo 52 dell’ingranaggio 50.

In questa configurazione, se si suppone, per esempio, che l’ingranaggio 34 ausiliario ruoti in senso orario, anche l’albero 48 e l’ingranaggio 50 ruotano in senso orario, mentre l’ingranaggio 57 e l’albero 7 ruotano in senso antiorario.

E’ opportuno notare che l’ingranaggio 57 porta in rotazione, in senso orario, l’albero 59 con i relativi ingranaggi 58 e 60, e che l’ingranaggio 60 porta in rotazione l’ingranaggio 51, la cui rotazione, in senso antiorario, attorno all’asse 24 non produce alcun effetto dal momento che l’ingranaggio 51 à ̈ disimpegnato dall’albero 48 e ruota folle sul carter 15.

Quando il modulo 12 di uscita assume la sua seconda configurazione, illustrata nella figura 9, l’albero 48 à ̈ posizionato in modo tale che le sue dentature esterne 49 e 56 ingranino con la dentatura interna 46 dell’albero 22 e, rispettivamente, con la dentatura interna 55 del mozzo 53 dell’ingranaggio 51.

In questa configurazione, se si suppone ancora, per esempio, che l’ingranaggio 34 ausiliario ruoti in senso orario, anche l’albero 48 e l’ingranaggio 51 ruotano in senso orario, mentre l’ingranaggio 60, l’albero 59 e l’ingranaggio 58 ruotano in senso antiorario, e l’ingranaggio 58 impartisce all’ingranaggio 57 e, quindi, all’albero di uscita 7, una rotazione in senso orario, ossia opposta a quella antioraria impartita all’albero di uscita 7 quando il modulo 12 di uscita à ̈ disposto nella sua prima configurazione illustrata nella figura 9.

Anche in questo caso à ̈ opportuno notare che l’ingranaggio 57, che ruota in senso orario, porta in rotazione l’ingranaggio 50, la cui rotazione, in senso antiorario, attorno all’asse 24 non produce alcun effetto dal momento che l’ingranaggio 50 à ̈ disimpegnato dall’albero 48 e ruota folle sul carter 15.

I vantaggi della trasmissione meccanica 1 descritta rispetto a trasmissioni meccaniche note dello stesso tipo discendono direttamente dalla descrizione che precede e non necessiterebbero ulteriori commenti.

E’ tuttavia opportuno porre in risalto il fatto che la soluzione modulare proposta permette non solo di disegnare un assieme di dimensioni e pesi decisamente più contenuti di quelli di un riduttore multistadio ad ingranaggi cilindrici, ma anche di semplificare le operazioni di manutenzione e/o sostituzione consentendo smontaggi parziali della trasmissione.

Inoltre, la possibilità di utilizzare ingranaggi più compatti di quelli usati, a parità di potenza trasmessa, nelle trasmissioni meccaniche note dello stesso tipo consente di ridurre le perdite per effetto ventilante ed aumentare, quindi, i rendimenti.

L’impiego di un modulo di ingresso con più assi di ingresso consente, infine, una certa flessibilità nella determinazione dei rapporti di trasmissione e, in particolare, consente di spostare verso i moduli di uscita i salti di velocità più importanti con conseguenti riduzione delle forze scambiate all’interno del modulo di ingresso e delle larghezze di fascia e, quindi, di peso degli ingranaggi di questo modulo con benefici in termine di rendimenti.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Trasmissione meccanica a ingressi ed uscite di potenza ad assi (4, 5, 8, 9) paralleli, la trasmissione meccanica (1) comprendendo un albero di ingresso (2; 3) girevole per ogni detto ingresso ed un primo albero di uscita (6; 7) girevole, parallelo agli alberi di ingresso (2, 3), per ogni detta uscita; ed essendo caratterizzata dal fatto di presentare una struttura modulare comprendente un modulo (10) di ingresso provvisto di un primo carter (13) e presentante secondi alberi di uscita (21, 22) supportati girevoli dal primo carter (13) e paralleli ai detti alberi di ingresso (2, 3); e, per ogni detto secondo albero di uscita (21; 22), un modulo (11; 12) di uscita comprendente un proprio secondo carter (14; 15) accoppiato in modo smontabile al primo carter (13), supportato dal primo carter (13), supportante girevole un rispettivo detto primo albero di uscita (6; 7) e comprendente mezzi cinematici di trasmissione (A; 48, D) di coppia dal rispettivo secondo (21; 22) al rispettivo primo albero di uscita (6; 7).
2. 2. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 1, in cui il secondo carter (14; 15) di uno dei moduli (11, 12) di uscita à ̈ fissato al primo carter (13) in una posizione sceglibile fra più posizioni distribuite attorno ad un asse (23) del rispettivo secondo albero di uscita
3. 3. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il modulo (10) di ingresso comprende un ingranaggio collettore (25) e, per ogni albero di ingresso (2; 3), un treno (26; 27) di ingranaggi colleganti cinematicamente il detto albero di ingresso (2; 3) all’ingranaggio collettore (25).
4. 4. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 3, in cui l’ingranaggio collettore (25) à ̈ calettato su uno (21) dei detti secondi alberi di uscita (21, 22).
5. 5. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 4, in cui ciascun rimanente secondo albero di uscita (22) à ̈ calettato su un rispettivo ingranaggio ausiliario (34) accoppiato all’ingranaggio collettore (25).
6. 6. Trasmissione meccanica secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi cinematici di trasmissione (A) di un primo (11) dei detti moduli (11, 12) di uscita comprendono una catena cinematica (A) di tipo TSP interposta fra il rispettivo secondo albero di uscita (21) ed il rispettivo primo albero di uscita (6).
7. 7. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 6, in cui la catena cinematica (A) di tipo TSP comprende una prima (36, 37), una seconda (39, 40) ed una terza coppia di ingranaggi (42, 43) ed un ingranaggio (38) di uscita girevole con il rispettivo primo albero di uscita (6); gli ingranaggi (36, 37; 39, 40; 42, 43) di ciascuna coppia essendo fra loro angolarmente solidali; gli ingranaggi (36, 37) della prima coppia definendo le estremità di ingresso di rispettivi percorsi (B, C) di trasmissione della coppia dal rispettivo secondo albero di uscita (21) al rispettivo primo albero di uscita (6); ed i detti percorsi (B, C) essendo disposti fra loro in parallelo.
8. 8. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 7, in cui gli ingranaggi (36, 37) della prima coppia sono calettati sul rispettivo secondo albero di uscita (21); un primo (40; 43) degli ingranaggi di ciascuna delle dette seconda e terza coppia di ingranaggi (39, 40; 42, 43) essendo accoppiato all’ingranaggio (38) di uscita; ed un secondo (39; 42) degli ingranaggi di ciascuna delle dette seconda e terza coppia di ingranaggi (39, 40; 42, 43) essendo accoppiato ad un rispettivo ingranaggio (36; 37) della prima coppia di ingranaggi(36, 37).
9. 9. Trasmissione meccanica secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui i mezzi cinematici di trasmissione (48, D) di un secondo (12) dei detti moduli (11, 12) di uscita comprendono una catena cinematica (D) comprendente un ingranaggio (57) di uscita calettato sul rispettivo primo albero di uscita (7), e mezzi regolabili di accoppiamento (48), i quali sono interposti fra il rispettivo secondo albero di uscita (22) e la catena cinematica (D), sono girevoli con il secondo albero di uscita (22) e sono selettivamente posizionabili, rispetto alla catena cinematica (D), in una o l’altra di due posizioni, ciascuna delle quali corrisponde ad un rispettivo senso di rotazione del rispettivo primo albero di uscita (7).
10. 10. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 9, in cui la catena cinematica (D) del secondo modulo (12) comprende due porzioni di estremità definite da un primo e, rispettivamente un secondo ingranaggio (50; 51) di estremità montati folli sul rispettivo secondo carter (15); ed una porzione intermedia comprendente l’ingranaggio (57) di uscita ed un organo rotante intermedio (58; 60) di trasmissione interposto fra l’ingranaggio (57) di uscita ed il secondo ingranaggio (51) di estremità; l’ingranaggio (57) di uscita essendo direttamente accoppiato al primo ingranaggio (50) di estremità; e ciascun ingranaggio (50; 51) di estremità essendo selettivamente accoppiabile al rispettivo secondo albero di uscita (22) tramite un giunto scanalato comprendente un organo mobile intermedio costituito dai detti mezzi regolabili di accoppiamento (48).
11. 11. Trasmissione meccanica secondo la rivendicazione 9 o 10, in cui il primo ed il secondo ingranaggio (50, 51) di estremità sono coassiali al rispettivo secondo albero di uscita (22), ed i detti mezzi regolabili di accoppiamento comprendono un albero (48) coassiale al rispettivo secondo albero di uscita (22), angolarmente accoppiato al rispettivo secondo albero di uscita (22) ed assialmente mobile rispetto al rispettivo secondo albero di uscita (22) per assumere una o l’altra delle dette due posizioni.