IT202100002363A1 - Puleggia a diametro variabile con 2 semi-pulegge a reciproco innesto - Google Patents

Description

TITOLO

PULEGGIA A DIAMETRO VARIABILE CON 2 SEMI-PULEGGE A RECIPROCO INNESTO

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?PULEGGIA A DIAMETRO VARIABILE CON 2 SEMI-PULEGGE A RECIPROCO INNESTO?

L?invenzione si riferisce ad una puleggia a diametro variabile costituita da due semi-pulegge a forma di tronco di cono innestabili l?una dentro l?altra. L?invenzione pu? trovare facile utilizzo in tutte le applicazioni ove si impiegano pulegge e cinghie trapezoidali, ovvero ove necessita variare il rapporto di trasmissione tra la puleggia motrice e quella condotta anche durante il loro funzionamento. Come ? noto, se le dimensioni della puleggia motrice e la potenza da essa trasmessa restano costanti, al solo aumentare delle dimensioni del diametro della puleggia condotta, quest?ultima diminuir? proporzionalmente la sua velocit? rotativa ed aumenter? la sua coppia di forza e viceversa.

Questa invenzione pu? essere impiegata anche in alternativa ai sistemi per il cambio delle marcie a catena, ad esempio in uso nelle biciclette.

Stato dell?arte

Le pulegge a diametro variabile attualmente in commercio, sono costituite da due semi-pulegge coniche piene ed avvicinando le due facce coniche la trasmissione delle cinghie trapezoidali avviene per attrito tra i lati inclinati delle cinghie ed i lati inclinati delle due semi-pulegge. In questo tipo di puleggia a diametro variabile, la cinghia raggiunger? il limite massimo del diametro quando le facce coniche contrapposte combaceranno l?una contro l?altra. In questo tipo di puleggia esiste una relazione tra il massimo diametro di lavoro della cinghia e la sua larghezza. Ovvero il massimo del diametro di lavoro della cinghia ? detelimitato dalla larghezza della cinghia utilizzata.

Innovazione

L'innovazione della puleggia a diametro variabile con 2 semipulegge con reciproco innesto, permette di poter determinare il massimo del diametro raggiungibile in modo disgiunto dalla larghezza dalla cinghia trapezoidale che si vuole o si deve utilizzare. In questa invenzione, il diametro della puleggia dipender? solo ed esclusivamente dalla profondit? di innesto. Pertanto il rapporto di trasmissione tra la puleggia motrice e quella condotta non avendo alcun limite matematico, in uno sviluppo teorico, il rapporto di grandezza fra le due pulegge potrebbe essere infinito.

Premesso che la vista orizzontale in sezione delle due semipulegge innestate tra loro, mostra nel mezzo due triangoli con gli apici rivolti verso l?asse di rotazione (gola a ?V?) e la somma della distanza dei due apici dal centro dell?asse di rotazione, corrisponde al diametro di questo tipo di puleggia. In questa innovazione esiste solo ed esclusivamente una relazione trigonometrica tra la profondit? di innesto ed il diametro di questo tipo di puleggia ed essa ? uguale al rapporto che esiste tra il coseno ed il seno di un stesso angolo.

Conoscendo a priori l'angolo di inclinazione del lato di una singola semi-puleggia e sapendo che la profondit? di innesto corrisponde al suo coseno, riusciamo a determinare il seno corrispondente, ovvero la variazione del raggio al variare della profondit?.

Ad esempio se l'angolo di inclinazione del lato di una singola semi-puleggia ? pari 18 gradi rispetto l?asse verticale, ovvero 72 gradi rispetto l?asse orizzontale, sapendo che il coseno di 72 gradi ? 0,309016994 ed il suo seno ? 0,951056516, la relazione tra seno e coseno ? pari a 3,0776835372; pertanto il diametro (2 volte il seno) crescer? di 6,1553670744 millimetri per ogni millimetro di innesto.

DISEGNI

L'invenzione sar? meglio compresa con l?ausilio dei disegni e la relativa legenda in appendice e con la descrizione delle caratteristiche tecniche a solo scopo di esempio non limitativo. Le figure in appendice rispettivamente numerate, mostrano:

1) In figura 1, elementi dell?invenzione assemblati e suddivisi in due gruppi:

a) gruppo puleggia;

b) gruppo tenditore.

2) In figura 2, le due semi-pulegge coniche.

3) In figura 3, un esploso del gruppo puleggia.

4) In figura 4, un esploso del gruppo tenditore.

5) In figura 5, vista dall?alto del sistema e delle semipulegge innestate con dimensioni minime del suo diametro.

6) In figura 6, vista dall?alto del sistema e delle semipulegge innestate con diametro con dimensioni maggiori rispetto il minimo.

7) In figura 7, spaccato del gruppo puleggia assemblato ed innestato.

8) In figura 8, schema per l?inserimento della cinghia trapezoidale nel sistema tendore.

Descrizione dettagliata

In riferimento alla figura 2, poggiando le due semi-pulegge sulla base pi? ampia, entrambe le pulegge mostrano in rotazione spazi vuoti alternati a quelli pieni. Le parti centrali, ovvero le basi superiori si mostrano forate e lavorate al centro in modo da essere innestate l?una dentro l?altra in modo speculare con una sfasatura di 15 gradi. Esse cos? unite possono scorrere orizzontalmente sullo stesso asse di rotazione, creando di fatto una puleggia stabile e compatta anche con il mozzo scanalato. In una versione alternativa la semi-puleggia con incastro su mozzo (15) pu? essere fissa e/o fissata al mozzo. Il mozzo vincola in rotazione una sola semi-puleggia che a sua volta vincola in rotazione la seconda grazie all?innesto sulle facce coniche.

Lo scorrimento orizzontale delle due semi-pulegge lungo il mozzo sar? sempre opposto. Superato il diametro minimo, qualunque sia la profondit? di innesto nel mezzo delle due facce coniche, in una vista in sezione, si avr? una gola a ?V? (triangolo) che conserver? sempre gli stessi gradi apertura e la stessa centratura.

La distanza tra l?apice di un triangolo della gola a ?V? ed il centro del mozzo corrisponde al raggio della puleggia, ovviamente il doppio della sua distanza sar? il suo diametro.

Il diametro della puleggia varier? ad ogni spostamento orizzontale delle due semi-pulegge e, come spiegato precedentemente, esso ? calcolabile applicando le formule trigonometriche sui seni e coseni. Il diametro aumenter? all?aumentare dell?innesto delle due semi-pulegge e diminuir? quando esse saranno allontanate.

Il movimento assiale delle due semi-pulegge (14,15) lungo il mozzo (9) avverr? attraverso la rotazione delle 4 barre filettate (10,11,12,13). le barre ruoteranno in senso orario per avvicinare i 4 dadi filettati (2,3,16,19) verso il centro ed in senso antiorario per allontanarli. I dadi a loro volta fissati sule piastre spingidisco (6,21) li muoveranno nella stessa direzione. Tra le piastre spingidisco ed il lato piatto delle semi-pulegge ci sono due cuscinetti assiali(8,20), detti anche cuscinetti spingidisco; essi evitano gli attriti facendo ruotare liberamente le due semi-pulegge. La molla (7) inserita nel suo alloggiamento lungo l?asse di rotazione sar? compressa dalle due semi-pulegge e pu? essere calibrata attraverso una vite di regolazione (5). La molla eserciter? una forza respingente fra le due semi-pulegge in fase di allontanamento, inoltre la molla sar? aiutata dalla tensione esercitata dalla cinghia di trasmissione sulle pareti interne del gruppo puleggia.

Considerando che al variare del diametro della puleggia condotta, la distanza lineare tra la puleggia motrice e quella condotta resta invariata, questa invenzione utilizza un gruppo di tendori capace di gestire gli eccessi della lunghezza della cinghia trapezoidale e nel contempo assicurare una costante tensione ed un costante attrito della cinghia su entrambe le pulegge (motrice e condotta).

Come mostrato nello schema in figura 8, la cinghia trapezoidale sar? avvolta sulle pulegge del gruppo tendore, toccando con la parte esterna le pulegge mobili (23,24,25,26) e con la parte interna quelle fisse (22,27).

Le pulegge fisse del sistema tendore eserciteranno una pressione costante in tutte le fasi attraverso un meccanismo a molla(46,47,48,49,50,51). Invece le pulegge mobili si muoveranno linearmente in sincronia con la rotazione delle barre filettate (40,41)che agiranno sui dadi ancorati (37,38) ai due supporti di movimento verticale (34,35).

I due gruppi di pulegge mobili raggiungeranno la massima allontananza tra loro in coincidenza del raggiungimento del massimo diametro della puleggia e viceversa. Questo meccanismo permettera di rilasciare libera la cinghia per il 50% della lunghezza della variazione dell?arco del diametro della puleggia variabile. Invece il movimento contrario dei due gruppi di pulegge mobili permetter? di assorbire gli eccessi di lunghezza della stessa cinghia.

Premesso che la rotazione di tutte le quattro barre filettate del gruppo puleggia e due di quello tendore dovranno essere in sincronia tra loro, la sincronizzazione potr? avvenire con l?ausilio di sistemi meccanici o elettromeccanici, a controllo manuale o a controllo elettronico. Nel caso non si continui ad operare con il metodo delle barre filettate, le quattro barre del gruppo puleggia dovranno ruotare contemporaneamente nello stesso verso con lo stesso numero di giri; invece le due barre del gruppo tendore dovranno ruotare in senzo contrario e la relazione tra il loro numero di giri e quello delle barre del gruppo puleggia dovr? essere calcolata in relazione all?inclinazione del lato conico della puleggia variabile.

L'inclinazione del lato conico delle due semi-pulegge determina le variazioni del diametro della puleggia stessa, ossia la circonferenza sulla quale poggia la cinghia di trasmissione. Considerando che la cinghia lavora solo su circa il 50% dell?arco di un diametro di una puleggia, le variazione della lunghezza della cinghia saranno pari al 50% della circonferenza, tale misura viene ripartito nel Gruppo tendore in quattro segmenti lineari.

Esempio: se l'angolo di inclinazione del lato di una singola semi-puleggia ? pari 18 gradi rispetto l?asse verticale, ovvero 72 gradi rispetto l?asse orizzontale, la rotazione delle barre del gruppo tendore dovr? essere 2,41598158 volte rispetto le barre del gruppo puleggia.

Come abbiamo detto precedentemente il diametro crescer? 6,1553670744 volte rispetto l?innesto, di conseguenza l?intero arco del diametro crescer? 19,3278526135 rispetto l?innesto. Considerando che la cinghia lavora solo su circa il 50% dell?arco, le variazione della sua lunghezza saranno pari a 9,66392631 volte l?innesto. Il percorso della cinghia attraverso il gruppo tenditore permette di suddividere questa variazione in quattro parti, pertanto per ogni millimetro di innesto le due barre delle pulegge mobili dovranno muoversi verticalmente per una lunghezza pari ad un quarto di 9,66392631 ossia 2,41598158.

APPLICAZIONE INDUSTRIALE

Il campo di applicazione di questa invenzione ? ampio e spazia dalla mobilit? a quello industriale. Nell?ambito della mobilit? questa invenzione pu? sostituire i classici cambio di marce a catena delle biciclette utilizzando anche solo dei semplice comandi meccanici, ma con l?applicazione di un controllo elettronico e dei motori passo passo per la rotazione delle barre filettate, si pu? gestire il cambio del rapporto di trasmissione in modo automatico. Questa invenzione pu? essere impiegata in tutti i veicoli di piccolo potenza, come ciclomotori, biciclette elettriche, ma anche su sedie a rotelle elettriche. In tutte queste applicazioni gli utenti troverebbero facilmente dei benefici nel superamento di salite ed ove necessita amplificare la forza di spinta.

Nell?ambito industriale, potranno essere impiegate nei macchinari che attulamente utilizzano pulegge multiple con differenti diametri. Il cambio della cinghia sulle puleggie pone a rischio la sicurezza dell?operatore, questa invenzione potrebbe prevenire ed evitare tali rischi.

Legenda

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONE

   N. 1 Sistema di puleggia variabile, che pu? variare il diametro senza alcun vincolo della larghezza della cinghia trapezoidale utilizzata anche durante il suo funzionamento, caratterizzata dal fatto di comprendere i seguenti elementi componenti, cooperanti in coordinamento tra loro:

   - due semi-pulegge (14,15) a forma di tronco di cono appositamente sagomate al fine di poter innestare fra loro sia le due facce coniche che la parte centrale con movimento assiale di entrambe le due semi-pulegge lungo il mozzo (9). le due semipulegge sono compresse attraverso due cuscinetti assiali (8,20) a loro volta compressi da due spingidisco (6,21) e respinte da una molla a compressione (7) alloggiata al loro interno e calibrate da una vite di regolazione (5).

   I movimenti dei due spingidisco (6,21) sono controllati attraverso due coppie formate da quattro dadi (2,3,16,19) ancorati alle loro estremit? ed avvitati a quattro barre filettate (10,11,12,13). Le quattro barre filettate (10,11,12,13) ruotando fanno scorrere lungo il loro asse i quattro dadi (2,3,16,19)che fissati ai due spingidisco (6,21) innestano o disinnestano le due semi-pulegge (14,15).

   Quando le due semi-pulegge (14,15) sono innestate pi? profondamente la molla interna (7) viene compressa, invece quando le due semi-pulegge (14,15) non sono sottoposte a compressione, la molla interna (7) le spinge verso l?esterno. La molla (7) pu? essere tarata tramite una vite di regolazione (5).

   - un gruppo tenditore della cinghia trapezoidale, sincronizzato con il movimento assiale delle due semi-pulegge utile alla gestione nel recupero ed rilascio della lunghezza della cinghia trapezoidale al variare del diametro della puleggia e composto da:

   - n. 6 pulegge (22,23,24,25,26,27) libere di ruotate su n. 6 cuscinetti (28,29,30,31,32,33). Le due pulegge (22,27) montate all?estremit? del pannello per gruppo tenditore (52) sono ancorate ad un meccanismo di tenditori a molla (46,51) al fine di garantire una costante tensione sulla cinghia ed il miglior attrito su entrambe le pulegge, motrice e condotta. I tenditori a molla (46,51) fissati sul pannello (52) ricevono una spinta costante da due molle a compressione (47,50) le quali possono essere regolate tramite due dadi (48,49).

   Le altre quattro pulegge (23,24,25,26) montate sui due supporti di movimento verticale (34,35) sono a loro volta vincolati a due barre filettate (40,41) attraverso due dadi filettati (37,38). Le barre filettate (40,41) ruotando in modo coordinato con le barre (10,11,12,13) del gruppo puleggia, muovono verticalmente i due supporti (34,35) garantendo il recupero ed il rilascio della cinghia trapezoidale al diminuire o all?aumentare del diametro della puleggia variabile.