ITTO20111202A1 - Rotismo epicicloidale - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“ROTISMO EPICICLOIDALEâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un rotismo epicicloidale.

In particolare, la presente invenzione à ̈ relativa ad un rotismo epicicloidale, il quale trova vantaggiosa, ma non esclusiva, applicazione nel campo della generazione eolica, in cui trasmette potenza dalle pale al sistema di generazione di elettricità, e della propulsione aeronautica, in cui trasmette potenza da una turbomacchina al sistema di propulsione.

La trattazione che segue farà esplicito riferimento alla propulsione aeronautica senza per questo perdere in generalità.

I rotismi epicicloidali utilizzati nel campo della propulsione aeronautica comprendono un solare, una corona ed una pluralità di satelliti, i quali sono interposti tra il solare e la corona e sono supportati da un porta satelliti, al quale sono accoppiati mediante rispettivi perni di accoppiamento e tramite l’interposizione di cuscinetti a strisciamento o rotolamento.

Una tipica configurazione di porta satelliti à ̈ quella di tipo asimmetrico, ossia del tipo comprendente due porzioni sostanzialmente a piastra, le quali sono disposte da parti assiali opposte dei satelliti in posizioni fra loro affacciate, sono solidalmente collegate l'una all'altra tramite una pluralità di traverse o tenoni ed in cui una soltanto di esse à ̈ solidalmente collegata ad un elemento, stazionario o rotante a seconda della configurazione del rotismo, che fornisce la reazione alla coppia trasmessa dai satelliti al porta satelliti.

Come detto in precedenza, il collegamento di ciascun satellite al porta satelliti à ̈ realizzato tramite un rispettivo perno di supporto o accoppiamento, le cui estremità opposte sono vincolate, normalmente, ma non necessariamente, in modo bloccato, alle porzioni a piastra ed una cui porzione intermedia supporta un cuscinetto a strisciamento o a rotolamento, ad esempio del tipo a doppia schiera di rulli cilindrici.

Nell’applicazione considerata, i cuscinetti di supporto dei satelliti, siano essi a strisciamento o a rotolamento, non sono comunque in grado di accomodare disallineamenti tra il satellite ed il rispettivo perno di supporto.

Durante il funzionamento del rotismo, le forze trasferite dai satelliti al porta satelliti deformano il porta satelliti stesso provocando, in particolare, una rotazione relativa delle due porzioni a piastra l'una rispetto all'altra.

In assenza di accorgimenti specifici, a seguito di tale rotazione, vengono deformati sia i tenoni, sia i perni di supporto, i cui assi passano da una condizione a riposo, in cui gli stessi assi sono disposti paralleli agli assi del solare e della corona, ad una condizione operativa, in cui gli stessi assi formano, con i sopra citati assi del solare e della corona, un angolo diverso da zero e variabile a seconda delle intensità delle forze trasmesse e quindi della deformazione del porta satelliti.

La deviazione degli assi dei perni di supporto e, quindi, degli assi dei rispettivi satelliti rispetto agli assi della corona e del solare produce delle disuniformità nella distribuzione dei carichi sui denti negli ingranamenti dei satelliti con il solare e con la corona, e delle disuniformità nella distribuzione dei carichi sui cuscinetti, le quali comportano una condizione non ottimale di funzionamento del rotismo con conseguente riduzione, normalmente molto significativa, della durata dei componenti.

Diverse sono le soluzioni proposte per ovviare a tali inconvenienti; una prima soluzione consiste nel modificare la geometria dei componenti, sedi di lavoro dei cuscinetti in particolare, per compensare gli effetti della deformazione sotto carico; un seconda soluzione à ̈ rivolta al bilanciamento della distribuzione delle rigidezze del porta satelliti e/o dei perni di supporto per annullare gli effetti della rotazione relativa delle porzioni a piastra sulle sedi di lavoro dei cuscinetti stessi.

Mentre la prima soluzione consente l’annullamento degli effetti delle deformazioni soltanto in corrispondenza di un determinato valore dei carichi trasmessi, la seconda soluzione consente di compensare in modo efficace il problema indipendentemente dal carico.

In accordo con la seconda soluzione à ̈ noto, ad esempio dal brevetto US6409414 della stessa titolare, di utilizzare dei perni di supporto asimmetrici, ossia del tipo presentanti, da un’estremità assiale all’altra, porzioni a diversa rigidezza. Tale soluzione, efficace nel bilanciare gli effetti delle deformazioni sotto carico, richiede diversi accorgimenti per compensare localmente sia gli effetti della variazione di rigidezza dei perni di supporto lungo il relativo asse sulla distribuzione di carico sul cuscinetto, sia le asimmetrie delle azioni centrifughe sul porta satelliti.

Una ulteriore modalità realizzativa, in accordo con la seconda soluzione, à ̈ quella di introdurre nella porzione a piastra connessa con l’elemento di reazione della coppia delle asole di alleggerimento nell’intorno dei supporti dei perni, come descritto, ad esempio nella domanda WO2009102853A1.

Tale soluzione, pur avendo il vantaggio di consentire l’utilizzo di perni simmetrici, comporta sollecitazioni estremamente elevate nella porzione a piastra in particolare in applicazioni in cui sono previsti elevati carichi e forti deformazioni.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un rotismo epicicloidale, le cui caratteristiche realizzative permettano di risolvere i problemi sopra esposti e, in particolare, di avere sollecitazioni contenute nel porta satelliti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un rotismo epicicloidale comprendente un solare; una corona; una pluralità di satelliti ingrananti con il solare e la corona; un porta satelliti; ed un perno di accoppiamento di ciascun satellite al porta satelliti; il porta satelliti comprendendo una prima ed una seconda porzione a piastra disposte da parti opposte dei detti satelliti, primi mezzi di collegamento per collegare unicamente la detta prima porzione a piastra ad un elemento di reazione e secondi mezzi di collegamento per collegare le dette prima e seconda porzione a piastra fra loro; mezzi di accoppiamento cedevoli essendo interposti tra almeno una delle dette prima e seconda porzione a piastra e ciascun detto perno di accoppiamento, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di accoppiamento cedevoli comprendono almeno una porzione elasticamente cedevole in direzione angolare e radiale e presentante, in sezione radiale, una forma ricurva per delimitare almeno un recesso anulare coassiale all'asse del detto perno di accoppiamento.

Preferibilmente, nel rotismo sopra definito, il recesso à ̈ allungato in direzione assiale.

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, schematicamente e sostanzialmente a blocchi, una preferita forma di attuazione del rotismo epicicloidale realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

la figura 2 Ã ̈ una figura analoga alla figura 1 ed illustra, una variante di un particolare della figura 1; la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica con parti asportate per chiarezza del rotismo di figura 2; e

la figura 4 illustra una variante di un ulteriore particolare della figura 2.

Nella figura 1, con 1 Ã ̈ indicato, nel suo complesso, un rotismo epicicloidale, particolarmente, ma non esclusivamente, per un propulsore aeronautico (non illustrato).

Il rotismo 1 comprende un solare 2 girevole attorno ad un proprio asse 3, una corona 4 coassiale all'asse 3 stesso, una pluralità di satelliti 5, ad esempio del tipo a ruote dentate bi-elicoidali, uno solo dei quali à ̈ visibile nelle figure allegate, ingrananti con la corona 4 ed il solare 2.

I satelliti 5 sono supportati da un porta satellite 6, al quale ciascun satellite 5 à ̈ accoppiato in maniera girevole attorno ad un relativo asse 7 tramite un rispettivo perno 8 di accoppiamento o supporto presentante un proprio asse coincidente con l’asse 7 e parallelo all'asse 3.

Il porta satelliti 6 à ̈ di tipo asimmetrico, ossia non simmetrico rispetto ad un piano P ortogonale all’asse 7 e di mezzeria assiale dei satelliti 5.

Il porta satelliti 6 comprende due porzioni 9 e 10 sostanzialmente a piastra, le quali sono disposte da parti assiali opposte dei satelliti 5 e sono solidalmente collegate fra loro da una pluralità di tenoni assiali, noti e non illustrati.

Delle porzioni 9 e 10, solo la porzione 9 Ã ̈ solidalmente collegata, in modo noto, ad un elemento, stazionario o rotante, indicato con 12, il quale fornisce la reazione alla coppia trasmessa dai satelliti 5 al porta satelliti 6.

Ciascun perno 8 di accoppiamento à ̈, preferibilmente ma non necessariamente, simmetrico rispetto al piano P e, nel particolare esempio descritto comprende un tratto intermedio 14 e due tratti tubolari terminali di attacco, indicati con 15 e 16, fra loro dimensionalmente e geometricamente identici.

Il tratto intermedio 14 à ̈ delimitato da una relativa superficie 18 cilindrica a generatrice rettilinea su cui à ̈ disposto un relativo cuscinetto 19, mentre il tratto 16 impegna, in sostanziale assenza di gioco, un foro assiale 21 passante ricavato nel corpo a piastra 10.

Sempre con riferimento alla figura 1, il tratto 15 di ciascun perno 8 à ̈, invece, accoppiato alla porzione a piastra 9 tramite l’interposizione di un relativo dispositivo 23 elasticamente cedevole sotto carico sia in direzione angolare, che in qualsiasi direzione radiale.

Nel particolare esempio illustrato nella figura 1, il tratto 15 impegna con elevato gioco radiale un foro passante 24 ricavato attraverso la porzione a piastra 9 ed il dispositivo 23 elasticamente cedevole à ̈ costituito da un corpo 25 di interfaccia, convenientemente, realizzato in un sol pezzo.

Nel particolare esempio illustrato, il corpo 25 di interfaccia à ̈ distinto dal corpo a piastra 9 e dal relativo perno 8, à ̈ assialsimmetrico e comprende una porzione tubolare centrale 26, la quale impegna con ampio gioco radiale il foro passante 24, e nella quale à ̈ inserito, in sostanziale assenza di gioco, il tratto terminale 15 del perno 8.

Il corpo 25 comprende, poi, una flangia 27 di attacco alla porzione a piastra 9 ed una parete anulare intermedia 28 ricurva ed elasticamente cedevole, la quale presenta in semisezione radiale, una forma a C o ad U lateralmente ribaltato e delimita un canale o recesso anulare 29 coassiale all’asse 7, allungato in direzione assiale ed avente una apertura 30 assiale rivolta verso l’esterno (fig. 1).

Secondo una variante non illustrata, sulla parete 28 sono ricavate due o più feritoie o aperture radiali che delimitano due o più bracci o razze ricurve cedevoli sia in direzione angolare che radiale e delimitano, ciascuna, un relativo tratto del citato recesso circolare 29.

Nella variante illustrata nelle figure 2 e 3, ciascuna parete anulare intermedia 28 à ̈ sostituita da una diversa parete anulare 30 ricurva, la quale à ̈ preferibilmente di tipo assialsimmetrico, à ̈ alloggiata nell’apertura 24, circonda il tratto 15 del perno 8 e costituisce con la porzione a piastra 9 parte di un corpo 31 realizzato in un sol pezzo.

La parete 30 à ̈ una parete radialmente ondulata e comprende una porzione anulare 32 intermedia conformata sostanzialmente a C o ad U ribaltato e delimita un proprio recesso anulare 33 coassiale all’asse 7, assialmente allungato ed avente una apertura assiale 34 rivolta verso la porzione intermedia 14 del perno 8. La parete 30 comprende, inoltre, due ulteriori porzioni anulari ricurve sostanzialmente radiali, indicate con 35 e 36 estendentisi coassialmente all’asse 7 all’esterno e, rispettivamente, all’interno della porzione 32. Le porzioni 35 e 36 delimitano, unitamente alla porzione 32 e ad una superficie interna della porzione a piastra 9, rispettivi canali o recessi anulari 37 e 38 coassiali all’asse 7 ed aventi rispettive aperture assiali 39 e 40 contrapposte all’apertura 34 del recesso 33 e quindi rivolte verso l’esterno, come visibile nelle figure 2 e 3.

Nella variante illustrata nella figura 4, la porzione 10 a piastra à ̈ sostituita con un corpo monolitico 42 concettualmente identico al corpo 31. In questo modo, anche le porzioni terminali 16 dei perni 8 sono accoppiate al corpo 10 a piastra in maniera elasticamente cedevole e, in particolare, tramite rispettive pareti anulari elasticamente cedevoli indicate con 43. Convenientemente, ciascuna parete 43 à ̈ costruttivamente e funzionalmente identica alla parete 30.

Secondo una variante non illustrata, la parete 43 Ã ̈ sempre una parete angolarmente e radialmente cedevole, ma presenta una geometria diversa da quella della parete 30.

In questo modo, ciascuno dei perni 8 presenta entrambi i tratti terminali 15,16 accoppiati al porta satellite 6 tramite rispettivi gruppi di mobilità relativa che permettono ai relativi tratti 15,16 di spostarsi angolarmente ed in qualsiasi direzione radiale indipendentemente l’uno dall’altro e da entrambe le porzioni a piastra 9,10 .

Da quanto precede appare evidente che la particolare conformazione delle pareti elasticamente cedevoli 25,30,43 assicura spostamenti controllati dei tratti terminali 15,16 dei perni 8 rispetto alle relative porzioni a piastra 9,10 in qualsiasi direzione sia radiale che angolare.

In particolare, la presenza di almeno una porzione cedevole ricurva o ondulata tra i tratti 15 dei perni 8 e la porzione 9 a piastra del porta satelliti 6 assicura e mantiene il corretto allineamento sotto carico di dentature e cuscinetti, in qualsiasi condizione funzionale.

Il fatto, invece, di utilizzare almeno una porzione radialmente ed angolarmente cedevole tra entrambe le porzioni a piastra 9,10 ed in rispettivi tratti 15,16 dei perni 8 consente di ottenere sia la compensazione delle deformazioni sotto carico, mantenendo il corretto allineamento di dentature e cuscinetti, sia una generale riduzione della rigidezza del porta satelliti 6, di particolare utilità nei rotismi epicicloidali al fine di minimizzarne la sensibilità ad errori costruttivi.

Il fatto di utilizzare pareti ondulate tra il porta satelliti ed almeno una delle estremità dei perni 8 di accoppiamento consente, infine, di ottenere elevati ed ottimali livelli di cedevolezza e sollecitazioni limitate del materiale variando semplicemente il numero di onde e quindi il numero di recessi delimitati delle pareti 25,30,43, l’estensione assiale e lo spessore delle stesse pareti.

Da quanto precede à ̈, quindi, evidente che le pareti 25,30,43 descritte possono presentare un numero diverso di ondulazioni, una diversa estensione in direzione assiale, nonché porzioni aventi curvature e/o spessori diversi da quelli descritti o illustrati.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Rotismo epicicloidale comprendente un solare; una corona; una pluralità di ingrananti con il solare e la corona; un porta satelliti; ed un perno di accoppiamento di ciascun satellite al porta satelliti; il porta satelliti comprendendo una prima ed una seconda porzione a piastra disposte da parti opposte dei detti satelliti, primi mezzi di collegamento per collegare unicamente la detta prima porzione a piastra ad un elemento di reazione e secondi mezzi di collegamento per collegare le dette prima e seconda porzione a piastra fra loro; mezzi di accoppiamento cedevoli essendo interposti tra almeno una delle dette prima e seconda porzione a piastra e ciascun detto perno di accoppiamento, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di accoppiamento cedevoli comprendono almeno una porzione elasticamente cedevole in direzione angolare e radiale e presentante, in sezione radiale, una forma ricurva per delimitare almeno un recesso anulare coassiale all'asse del detto perno di accoppiamento.
2. 2. Rotismo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto recesso à ̈ allungato in direzione assiale.
3. 3. Rotismo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la detta porzione ricurva presenta una forma sostanzialmente a C.
4. 4. Rotismo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la detta porzione ricurva costituisce parte di una parete anulare radialmente ondulata e circondante il detto perno di accoppiamento; la detta parete anulare ondulata delimitando il detto recesso anulare.
5. 5. Rotismo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la detta parete anulare ondulata delimita almeno parzialmente almeno un ulteriore recesso anulare coassiale all’asse del detto perno di accoppiamento ed avente un ingresso assiale contrapposto ad un ingresso assiale del detto recesso.
6. 6. Rotismo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta parete anulare ondulata delimita almeno parzialmente due di detti ulteriori recessi anulari equiorientati e coassiali all’asse del detto perno di accoppiamento; i detti ulteriori recessi essendo disposti uno all’interno e l’altro all’esterno del detto recesso.
7. 7. Rotismo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta parete anulare à ̈ una parte assialsimmetrica.
8. 8. Rotismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di accoppiamento cedevoli sono interposti tra la detta prima porzione a piastra e ciascun detto perno di accoppiamento.
9. 9. Rotismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di accoppiamento cedevoli sono interposti tra la detta seconda porzione a piastra e ciascun detto perno di accoppiamento.
10. 10. Rotismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta porzione elasticamente cedevole e la rispettiva porzione a piastra costituiscono parti di un corpo realizzato in un sol pezzo.
11. 11. Rotismo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che la detta porzione elasticamente cedevole costituisce parte di un corpo di interfaccia distinto dalla relativa detta porzione a piastra.
12. 12. Rotismo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che la detta porzione elasticamente cedevole impegna con gioco radiale una apertura assiale passante ricavata attraverso la relativa detta porzione a piastra.
13. 13. Gruppo secondo le rivendicazioni 11 o 12, caratterizzato dal fatto che il detto corpo di interfaccia à ̈ realizzato in un sol pezzo.