ITTO20110701A1 - Metodo per la formatura di una dentatura frontale su un anello interno di un mozzo ruota - Google Patents

Metodo per la formatura di una dentatura frontale su un anello interno di un mozzo ruota Download PDF

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ITTO20110701A1
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IT
Italy
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collar
tool
axis
hob tool
wheel hub
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IT000701A
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Alessandro Ferrero
Enrico Morello
Fulvio Nicastri
Davide Olivieri
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Skf Ab
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: “METODO PER LA FORMATURA DI UNA DENTATURA FRONTALE SU UN ANELLO INTERNO DI UN MOZZO RUOTAâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo per la formatura per deformazione plastica di una dentatura frontale su un anello interno di un mozzo ruota. In particolare, la presente invenzione si applica su un mozzo ruota il cui anello interno comprende un fuso, provvisto di una prima pista di rotolamento per una prima corona di corpi volventi, ed un anello di riporto, provvisto di una seconda pista di rotolamento per una seconda corona di corpi volventi, in cui l’anello di riporto à ̈ assialmente bloccato sul fuso tramite un colletto ricalcato, definito da un tratto terminale del fuso che à ̈ stato deformato plasticamente.
Nei mozzi ruota del tipo suddetto, la citata dentatura frontale ha lo scopo di accoppiare testa a testa l’anello interno del mozzo ruota con una corrispondente dentatura frontale di un anello esterno di un giunto omocinetico, per garantire la trasmissione di coppia dal giunto omocinetico all’anello interno del mozzo ruota, che porta una ruota del veicolo tramite una sua estremità flangiata. Un accoppiamento di questo tipo à ̈ descritto in US-A-4893960, che insegna anche come realizzare la dentatura frontale sull’anello interno del mozzo ruota. In particolare, la dentatura frontale viene ricavata con il metodo cosiddetto della “formatura orbitale†contemporaneamente alla formatura del colletto ricalcato, tramite un utensile includente un elemento troncoconico che provvede a ricalcare il colletto ed un elemento tubolare dentato frontalmente, montato scorrevole assialmente sull’esterno dell’elemento troncoconico, che provvede ad imprimere sul colletto ancora in fase di deformazione la dentatura. Un elemento radialmente esterno all’elemento tubolare dentato, che può fare parte del medesimo utensile o costituire un secondo utensile separato, controlla la deformazione del colletto radialmente verso l’esterno.
Un metodo di formatura come quello descritto in US-A-4893960, sebbene soddisfacente, richiede l’utilizzo di un utensile relativamente complesso e, soprattutto, non permette di ottenere dentature aventi caratteristiche di assoluta costanza nel profilo dei denti, caratteristica, questa, divenuta invece oggi giorno assolutamente necessaria in vista delle coppie sempre più elevate da trasmettere.
Scopo della presente invenzione à ̈ dunque quello di fornire un metodo per la formatura per deformazione plastica di una dentatura frontale su un anello interno di un mozzo ruota alternativo a quelli dello stato dell’arte ed in particolare in grado di assicurare una maggiore precisione dimensionale dei denti ed il mantenimento di una elevata costanza sia dimensionale che geometrica nel profilo dei denti medesimi.
In base all’invenzione viene dunque fornito un metodo per la formatura per deformazione plastica di una dentatura frontale su un anello interno di un mozzo ruota, come definito nella rivendicazione 1.
Il fatto che, secondo il trovato, la dentatura frontale viene impressa mediante un utensile formatore unico, che viene però azionato in modo solo indiretto da un utensile che compie un moto del tutto simile a quello usato per la formatura orbitale, permette sorprendentemente di ottenere per deformazione plastica dentature frontali in cui il profilo dei denti si mantiene sostanzialmente costante, assicurando del contempo una maggiore precisione dimensionale dei denti così ottenuti. Di conseguenza si ottengono accoppiamenti migliori e più precisi tra l’anello interno del mozzo ruota ed il giunto omocinetico, che permettono di ottenere trasmissioni di coppia più efficaci, più silenziose e di maggiore capacità.
Inoltre, si ottiene la desiderata dentatura frontale con un minore consumo di energia e si può utilizzare per eseguire il metodo del trovato la medesima apparecchiatura di formatura orbitale utilizzata per realizzare il colletto ricalcato, semplicemente attrezzata in modo opportuno.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di suoi esempi non limitativi di attuazione, effettuata con riferimento alle figure dei disegni annessi, nelle quali:
- la figura 1 illustra schematicamente in sezione radiale una vista longitudinale in elevazione di un mozzo ruota dotato di una dentatura frontale realizzata secondo il trovato;
- la figura 2 illustra in scala ridotta il mozzo ruota di figura 1 durante una fase del metodo di formatura secondo il trovato ed una vista schematica in elevazione ed in sezione radiale di una apparecchiatura per eseguire il metodo dell’invenzione;
- la figura 3 illustra in scala ingrandita un dettaglio della apparecchiatura di figura 2 durante l’esecuzione di una fase del metodo dell’invenzione; e - la figura 4 illustra la distribuzione dei carichi applicati all’utensile creatore durante la fase di realizzazione della dentatura frontale.
Con riferimento alla figura 1, à ̈ indicato nel suo complesso con 1 un mozzo ruota, di per sé noto, comprendente un anello esterno 2 destinato in uso a venire vincolato in modo noto ad un montante di sospensione di veicolo ed un anello interno 3, tra i quali sono disposte due corone di corpi volventi 4, delle quali solo una à ̈ illustrata in figura 1. L’anello interno 3 à ̈ operativamente associabile, in uso, ad un giunto omocinetico noto e non illustrato per semplicità, mediante una dentatura frontale 5 ed à ̈ provvisto di mezzi di attacco 6, definiti da una flangia (figura 2), per una ruota di veicolo.
In particolare, secondo una configurazione nota, l’anello interno 3 comprende un fuso 7 con il quale à ̈ ricavata integrale di pezzo la flangia 6, ed un anello “di riporto†8 piantato su una estremità terminale 9 del fuso 7 rivolta da banda opposta alla flangia 6 e, in uso, verso il citato giunto omocinetico; anello interno 3, fuso 7 e anello 8 sono coassiali tra di loro.
L’anello 8 à ̈ assialmente bloccato sul fuso 7 mediante un colletto ricalcato 10 ottenuto per deformazione plastica della estremità terminale 9; il colletto 10 sporge assialmente rispetto all’anello 8 e porta la dentatura frontale 5 ricavata su una sua faccia terminale frontale 10a disposta sostanzialmente perpendicolare ad un asse di simmetria A (figura 2) del mozzo ruota 1, in generale, e dell’anello interno 3, in particolare.
Con riferimento ora anche alla figura 2, la dentatura 5 viene ottenuta con un metodo che si distingue nettamente da quelli noti nello stato dell’arte.
In particolare, il metodo di formatura per deformazione plastica secondo il trovato della dentatura 5 comprende le fasi di: formare l’anello intero 3 del mozzo ruota 1 come la giunzione del fuso 7 e dell’anello 8 e successivamente bloccare assialmente l’anello 8 sul fuso 7 mediante la formatura del colletto 10 per deformazione plastica della estremità 9; questa fase à ̈ eseguita in modo noto, ad esempio con il processo cosiddetto di “formatura orbitale†; e la fase di imprimere frontalmente sul colletto 10, da banda opposta all’anello 8, la dentatura frontale 5.
Secondo il metodo del presente trovato, tuttavia, la fase di impressione della dentatura frontale 5 sul colletto 10 viene eseguita solo successivamente alla fase di formatura vera e propria del colletto 10 ricalcato, in sequenza dopo il termine di tale fase di formatura del colletto 10, direttamente sul colletto 10 ricalcato finito.
In combinazione con questa selezione di una sequenza particolare di fasi, la fase di impressione della dentatura 5 frontale viene eseguita imprimendo assialmente sul colletto 10 un utensile creatore unico 11 a simmetria cilindrica provvisto verso il colletto 10 di una dentatura 12 complementare a quella da ottenere ed avente asse di simmetria A1 (figura 3).
Secondo il trovato, la dentatura 5 viene dunque realizzata in modo da imprimere assialmente sul colletto 10, in sequenza, uno o più denti della dentatura complementare 12, spingendo eccentricamente l’utensile creatore 11 contro il colletto 10 mentre l’utensile creatore 11 à ̈ tenuto disposto sostanzialmente coassiale al mozzo ruota 1, ovvero in modo che il suo asse di simmetria A1 coincida con l’asse A di simmetria del mozzo ruota 1, agendo perimetralmente in sequenza su tutto l’utensile creatore 11.
Qui e di seguito, il termine “eccentricamente†à ̈ usato per indicare che il centro di applicazione della spinta esercitata à ̈ disposto lateralmente fuori asse rispetto all’asse A1 di simmetria dell’utensile 11.
L’utensile creatore 11 (figura 3) à ̈ costituito da un blocco metallico cilindrico 13 delimitato da una faccia di base inferiore 14 provvista della dentatura complementare 12, da una faccia di base superiore 15 e da una parete laterale cilindrica 16. Come si vedrà meglio in seguito, l’utensile creatore 11 viene, secondo un aspetto del trovato, trattenuto con la faccia 14 rivolta verso il colletto 10 afferrando l’utensile 11 solamente in corrispondenza della parete laterale 16, tramite una struttura di supporto 18.
L’utensile creatore 11 à ̈ spinto eccentricamente contro il colletto 10 utilizzando una testa premente 23 (illustrata in figura 3 solo schematicamente) delimitata frontalmente da una superficie conica 24, facendo ruotare la testa 23 intorno ad un asse B, che à ̈ l’asse di simmetria della testa 23 e che à ̈ disposto inclinato rispetto all’asse A di simmetria del mozzo ruota 1 e facendo ruotare, simultaneamente, l’asse B (e la testa 23 con esso), con moto di precessione, intorno all’asse A di simmetria del mozzo ruota 1.
Inoltre, secondo un ulteriore aspetto del trovato, l’utensile creatore 11 viene spinto eccentricamente contro il colletto 10 in modo indiretto, tramite un elemento passivo 26 interposto tra l’utensile creatore 11 ed un elemento attivo costituito dalla testa premente 23, che esercita sull’elemento passivo 26 una spinta eccentrica.
In particolare, come elemento passivo viene usata una piastra metallica 26 piana circolare elasticamente deformabile, avente asse di simmetria coincidente con gli assi A ed A1, la quale piastra 26 viene trattenuta frontalmente contro l’utensile creatore 11, da banda opposta alla dentatura complementare 12, quindi appoggiata contro la faccia 15, attraverso un suo bordo 27 perifericamente esterno ed assottigliato (figura 3).
Il bordo 27 viene realizzato in modo da farlo sporgere radialmente a sbalzo da un corrispondente bordo 28 radialmente esterno dell’utensile creatore 11 (quindi, il bordo 27 à ̈ disposto radialmente a sbalzo anche rispetto alla parete laterale 16) ed à ̈ vincolato ad incastro alla struttura di supporto 18 dell’utensile creatore 11.
Il mozzo ruota 1, durante la fase di impressione dell’utensile creatore 11 contro il colletto ricalcato 10, viene supportato bloccato sia assialmente che radialmente rispetto al suo asse di simmetria A e viene inoltre tenuto con il suo anello interno 3 angolarmente bloccato, in modo da non poter ruotare intorno all’asse A di simmetria.
Con riferimento alla figura 2, questo viene ottenuto tramite una l’apparecchiatura 30 comprende un basamento, non illustrato per semplicità, che supporta una incastellatura 32 conformata a portale e comprendente piloni 33, preferibilmente disposti verticali, lungo i quali scorre parallelamente all’asse A una traversa 34 che supporta in modo rimovibile, ad esempio mediante viti 35, la struttura di supporto 18. La incastellatura 32 comprende inoltre una traversa fissa 36 montata di traverso sulla sommità dei piloni 33 e dotata di un vano passante 37 entro il quale la testa 23 può venire calata fino ad entrare in cooperazione con la piastra 26 ed il sottostante utensile creatore 11 per poi essere, successivamente, azionata nel modo già descritto.
L’anello 3 risulta direttamente supportato solidale dal basamento della apparecchiatura 30, ad esempio per tramite della propria flangia 6, e della apparecchiatura 30 fa parte integrante anche la struttura di supporto 18, che à ̈ vincolata solidale alla traversa mobile 34 in modo amovibile. Senza la struttura di supporto 18, l’apparecchiatura 30 à ̈ sostanzialmente la medesima che si utilizza per realizzare il colletto 10 per formatura orbitale.
Similmente, per spingere eccentricamente l’utensile creatore 11 contro il colletto 10 viene utilizzata la medesima apparecchiatura usata in precedenza per ottenere, per formatura orbitale, il colletto 10, semplicemente sostituendo l’utensile formatore con cui à ̈ stato ottenuto il colletto 10 con la testa 23.
Tra l’elemento passivo 26 e l’elemento attivo costituito dalla testa premente 23 viene preferibilmente predisposto un disco piano 38 antiusura (figura 3), che viene direttamente fissato all’elemento passivo costituito dalla piastra 26, a diretto contatto di una superficie superiore piana 39 della piastra 26, opposta ad una corrispondente superficie piana 40, inferiore, della piastra 26, che coopera direttamente a contatto con l’utensile creatore 11.
Il punto, indicato con X in figura 3, in cui l’asse B intercetta l’asse di simmetria A del mozzo ruota 1 e l’asse A1 di simmetria dell’utensile 11 viene scelto in modo da trovarsi sostanzialmente complanare con una superficie di contatto con la superficie 24 della testa premente 23, nell’esempio illustrato, quindi, con una superficie superiore 41 del disco antiusura 38, che à ̈ rivolta in uso direttamente verso la testa premente 23.
Con riferimento alla figura 3, la struttura di supporto 18 à ̈ realizzata in modo da costituire una unità autoportante insieme con l’utensile 11, in modo da poter facilmente e rapidamente rimuovere quest’ultimo dalla apparecchiatura 30 che può quindi essere utilizzata per diverse lavorazioni, ad esempio per realizzare anche il colletto 10, come già indicato. Inoltre, la struttura di supporto 18 à ̈ realizzata in modo da ottimizzare la distribuzione delle sollecitazioni sull’utensile 11, in modo che questo possa lavorare al meglio.
La struttura di supporto 18 comprende: una bussola flangiata 42, cilindrica, realizzata in modo da costituire un elemento sostanzialmente rigido e che viene fissata direttamente sulla traversa 34; una boccola 43 inserita piantata all’interno della bussola 42; ed una seconda bussola cilindrica 44 dotata di una flangia di estremità 45 e che porta ricavata integrale di pezzo con essa la piastra 26.
In particolare, la bussola 44 à ̈ inserita passante entro la boccola 43, con la flangia 45 disposta in battuta contro la bussola 42 ed una sua estremità 46 sporgente dalla boccola 43 da banda opposta alla flangia 45; la piastra 26 à ̈ disposta in prossimità della estremità 46, entro la bussola 44, a cui à ̈ collegata per tramite del bordo assottigliato 27 e crea, insieme alla estremità 46, che ha il bordo radialmente in rilievo verso l’interno della bussola 44, una sede di alloggiamento 47 per l’utensile 11. Questo à ̈ supportato in battuta contro la piastra 26 dal bordo in rilievo della estremità 46 mediante una serie di perni radiali 48, che si inseriscono nel blocco 13 attraverso la parete laterale 16. La faccia 15, che à ̈ ad immediato contatto con la superficie 40 della piastra 26, presenta un bassofondo 49 centrale per ridurne la superficie di contatto con la piastra 26.
Grazie alla struttura descritta, la spinta eccentrica esercitata sull’utensile creatore 11 tramite la testa 23 risulta tale da generare sullo stesso una distribuzione istantanea delle sollecitazioni rappresentabile con il diagramma anulare illustrato in figura 4, in cui i diversi livelli di intensità di sollecitazione sono rappresentati con una scala di grigi.
In particolare, il diagramma di figura 4 mostra come, secondo il trovato, la sollecitazione massima esercitata sull’utensile 11 e, quindi, in uso, dall’utensile 11 sul colletto 10, si trova localizzata sostanzialmente sui bordi radialmente interno ed esterno del diagramma anulare e, quindi sempre solo in corrispondenza della porzione circonferenziale dell’utensile creatore di volta in volta interessata dalla spinta eccentrica, mentre la sollecitazione minima si trova localizzata in posizione diametralmente opposta ed à ̈ sostanzialmente paria a zero.
Tale ottimale distribuzione di sollecitazioni ed il “distacco†funzionale conseguito tra utensile creatore 11 e testa 23 dotata del moto orbitale permettono di ottenere dentature 5 di elevata precisione e costanza dimensionale, con sostanziali vantaggi rispetto all’arte nota.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la formatura per deformazione plastica di una dentatura frontale (5) su un anello interno di un mozzo ruota (1), comprendente le fasi di: - formare l’anello intero (3) del mozzo ruota come la giunzione di un fuso (7) e di un anello di riporto (8) piantato sul fuso, dalla parte di una prima estremità (9) del fuso; - bloccare assialmente l’anello di riporto (8) sul fuso deformando plasticamente la prima estremità (9) del fuso in modo da formare con essa un colletto (10) ricalcato che sporge assialmente rispetto all’anello di riporto; e - imprimere frontalmente sul colletto (10), da banda opposta all’anello di riporto (8), la dentatura frontale (5); caratterizzato dal fatto che la fase di impressione della dentatura frontale (5) sul colletto viene eseguita solo successivamente alla fase di formatura del colletto (10) ricalcato, in sequenza dopo il termine della fase di formatura del colletto (10), direttamente sul colletto ricalcato finito; e dal fatto che, in combinazione, la fase di impressione della dentatura frontale viene eseguita mediante un utensile creatore unico (11) a simmetria cilindrica provvisto verso il colletto di una dentatura (12) complementare a quella da ottenere, imprimendo assialmente sul colletto, in sequenza, uno o più denti della dentatura complementare (12) spingendo eccentricamente l’utensile creatore (11) contro il colletto mentre l’utensile creatore (11) à ̈ tenuto disposto sostanzialmente coassiale al mozzo ruota (1), agendo perimetralmente in sequenza su tutto l’utensile creatore.
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’utensile creatore (11) à ̈ spinto eccentricamente contro il colletto utilizzando una testa premente (23) delimitata frontalmente da una superficie conica (24), facendo ruotare la testa (23) intorno ad un primo asse (B) disposto inclinato rispetto all’asse (A) di simmetria del mozzo ruota e facendo ruotare, simultaneamente, il primo asse (B), con moto di precessione, intorno all’asse (A) di simmetria del mozzo ruota.
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’utensile creatore (11) à ̈ spinto eccentricamente contro il colletto (10) in modo indiretto, tramite un elemento passivo (26) interposto tra l’utensile creatore (11) ed un elemento attivo costituito dalla testa premente (23) ed esercitante sull’elemento passivo (26) una spinta eccentrica.
  4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che come elemento passivo viene usata una piastra metallica (26) piana circolare elasticamente deformabile, la quale viene trattenuta frontalmente contro l’utensile creatore (11), da banda opposta alla dentatura complementare (12), attraverso un suo bordo (27) perifericamente esterno ed assottigliato, che viene fatto sporgere radialmente a sbalzo da un corrispondente bordo (28) radialmente esterno dell’utensile creatore (11) e che à ̈ vincolato ad incastro ad una struttura di supporto (18) dell’utensile creatore.
  5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che tra l’elemento passivo (26) e l’elemento attivo costituito dalla testa premente (23) viene predisposto un disco piano antiusura (38) direttamente fissato all’elemento passivo (26).
  6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il punto (X) in cui il primo asse (B) intercetta l’asse di simmetria (A) del mozzo ruota viene scelto in modo da trovarsi sostanzialmente complanare con una superficie superiore (41) del disco antiusura (38) rivolta in uso direttamente verso la testa premente (23).
  7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che per spingere eccentricamente l’utensile creatore (11) contro il colletto viene utilizzata la medesima apparecchiatura (30) usata in precedenza per ottenere il colletto (10) per formatura orbitale.
  8. 8. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’utensile creatore (11) à ̈ costituito da un blocco metallico cilindrico (13) avente una faccia di base inferiore (14) provvista della dentatura complementare (12) e che viene trattenuto con la faccia di base inferiore rivolta verso il colletto (10) solamente in corrispondenza di una propria parete laterale (16), tramite una struttura di supporto (18).
  9. 9. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il mozzo ruota (1), durante la fase di impressione dell’utensile creatore (11) contro il colletto ricalcato (10), viene supportato bloccato sia assialmente che radialmente rispetto al suo asse di simmetria e viene inoltre tenuto con il suo anello interno (3) angolarmente bloccato, in modo da non poter ruotare intorno all’asse (A) di simmetria.
  10. 10. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la spinta eccentrica esercitata sull’utensile creatore (11) à ̈ tale da generare sullo stesso una distribuzione istantanea delle sollecitazioni rappresentabile con un diagramma anulare, in cui la sollecitazione massima si trova localizzata sostanzialmente sui bordi radialmente interno ed esterno del diagramma anulare, in corrispondenza della porzione circonferenziale dell’utensile creatore (11) di volta in volta interessata dalla spinta eccentrica, mentre la sollecitazione minima si trova localizzata in posizione diametralmente opposta ed à ̈ sostanzialmente paria azero.
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