ITRE20000079A1 - Gruppo di trasmissione mediante cinghia, con variazione continua del rapporto di trasmissione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

" GRUPPO DI TRASMISSIONE MEDIANTE CINGHIA, CON VARIAZIONE CONTI-NUA DEL RAPPORTO DI TRASMISSIONE",

La presente invenzione riguarda un gruppo di trasmissione a cinghia, con variazione continua del rapporto di trasmissione.

La presente invenzione trova una conveniente, anche se non esclusiva, attuazione per motoveicoli ed autoveicoli utilizzanti motori endotermici, soprattutto per potenze non elevate, ad esempio per microvetture o per i c.d. utility vehicles.

In detti veicoli esiste la necessità di variare il rapporto di trasmissione tra il motore e le ruote per adeguare la potenza erogata dal propulsore alle caratteristiche del movimento, quali la velocità desiderata dal conducente, il carico sul veicolo, ecc.

A tale fine è da tempo noto applicare a detti veicoli, tra il motore e le ruote, una trasmissione comprendente un variatore di velocità a cinghia avente una puleggia composta da due semipulegge assialmente mobili tra loro, la cui reciproca distanza determina il raggio d'avvolgimento della cinghia. È eventualmente previsto anche un dispositivo d'innesto a frizione, applicato tra l'organo d'ingresso e l'albero trainante, del tipo a masse soggette all'azione centrifuga, ove l'innesto avviene aumentando considerevolmente la velocità di rotazione del motore e la variazione del rapporto di trasmissione si compie in funzione del numero di giri raggiunto.

Le caratteristiche di funzionamento di questi gruppi noti presentano l'inconveniente d'essere alquanto rigide, quanto all'innesto ed alla variazione del rapporto di trasmissione e di richiedere generalmente che si raggiungano elevati regimi di rotazione del propulsore per innestare completamente il dispositivo d'innesto, dissipando quindi una considerevole quota d'energia.

Inoltre, questi gruppi noti presentano generalmente modalità d'innesto brusche e poco confortevoli.

Inoltre a basso regime di giri o con motore spento, non c'è trasmissione di coppia tra l'albero motore e le ruote e in taluni casi, ad esempio in discésa, viene a mancare l'azione frenante del motore.

Uno scopo della presente invenzione è di superare i detti inconvenienti mediante un gruppo di trasmissione a cinghia, con variazione continua del rapporto di trasmissione in cui l'azione d'innesto del dispositivo a frizione sia dolce e non prodotta necessariamente da un aumento del regime di rotazione del propulsore, ed in cui il rapporto di trasmissione durante la marcia non sia rigidamente determinato dal regime di giri del propulsore, bensì da un comando esterno.

Un altro scopo dell'invenzione è di realizzare un gruppo di trasmissione, avente le caratteristiche qui sopra enunciate, la cui struttura sia costruttivamente semplice ed economica.

Detto ed altri scopi sono raggiunti dall'invenzione in oggetto così come si caratterizza nelle rivendicazioni.

L'invenzione viene esposta in dettaglio nel seguito con l'aiuto delle allegate figure che ne illustrano una forma, a titolo d'esempio e non esclusiva, d'attuazione.

La FIG. 1 è una sezione assiale dell'intero gruppo.

La FIG. 2 è un particolare ingrandito della FIG. 1.

La FIG. 3 è la vista nella direzione III di FIG. 1

La FIG. 4 è un particolare ingrandito della FIG. 1.

Il gruppo illustrato comprende un organo d'ingresso 10 (ad esempio il volano dell'albero motore), posto in moto dal propulsore del veicolo, avente asse A, ed avente una superficie radiale IOa, perpendicolare all'asse A. All'organo 10 è solidalmente fissato un albero trainante 11, coassiale. In particolare, l'albero trainante 11 è posto coassialmente all'organo d'ingresso 10 ed ha una prima estremità 11' affacciata ad un'estremità dell'organo d'ingresso 10 e fissata a questa mediante viti.

Sull'albero trainante 11, è impostata coassialmente una puleggia 30, folle rispetto all'albero 11, formata da due semipulegge 31, 32 accoppiate tra loro in modo da venire trascinate insieme in rotazione ed essere assialmente mobili tra loro, atte ad impegnare una cinghia di trasmissione 33; la reciproca distanza tra le semipulegge 31, 32 determina il raggio d'avvolgimento della cinghia 33 attorno alla puleggia 30 stessa.

In particolare, è previsto un manicotto 15 impostato coassialmente sull'albero trainante 11 e folle rispetto ad esso, provvisto, sulla superficie esterna di dentatura assiale con la quale è accoppiato con ciascuna semipuleggia 31, 32 in modo che queste siano solidali ad esso nella rotazione, mentre almeno una di esse, in particolare la seconda semipuleggia 32, è mobile assialmente rispetto ad esso.

Mediante mezzi (anelli esterni 16) di finecorsa viene limitata la distanza massima tra le semipulegge 31 e 32 sul manicotto 15, la quale determina il minimo raggio d'avvolgimento della cinghia. Inoltre, un anello interno 17 limita del tutto, insieme con uno degli anelli esterni 16, lo spostamento assiale della prima semipuleggia 31.

Il manicotto 15 è mobile assialmente (con piccolo spostamento) sull'albero trainante 11; in particolare, è accoppiato all'albero 11 mediante una coppia di cuscinetti 18 il cui anello interno è scorrevole assialmente sull'albero 11. Una molla elastica 19 precompressa ed interposta tra l'estremità 11' e il cuscinetto 18 più vicino, fornisce una spinta di che tende ad allontanare il manicotto 15 dall'organo d'ingresso 10.

Le superfici interne attive delle due semipulegge 31 e 32 sono troncoconiche e reciprocamente divergenti verso l'esterno, ed impegnano la cinghia di trasmissione 33. Variando la distanza reciproca tra tali superfici 3la e 32a, dato che la cinghia 33 ha sezione praticamente indeformabile, si varia la posizione radiale della sezione stessa e quindi il raggio d'avvolgimento della cinghia 33 attorno alla puleggia stessa.

La cinghia 33 si avvolge anche su una puleggia condotta (di tipo noto e non illustrata nelle figure) che trascina in rotazione un albero condotto. La puleggia condotta è anch'essa formata da due semipulegge assialmente mobili tra loro, che si avvicinano e allontanano in modo complementare a quanto fanno le semipulegge 31 e 32, al fine di mantenere comunque tesa la cinghia 33 (che è inestensibile).

La prima semipuleggia 31 è adiacente all'organo d'ingresso 10 ed ha una prima superficie radiale esterna 31b atta ad accoppiarsi solidalmente in rotazione, per attrito, con la superficie radiale IOa dell'organo d'ingresso 10. Analogamente, la seconda semipuleggia ha una seconda superficie radiale esterna 32b.

Il gruppo comprende inoltre un organo di spinta-innesto 40 accoppiato all'albero trainante 11, mediante scanalature/denti assiali 12, in modo da venire trascinato in rotazione solidalmente con esso ed essere mobile assialmente relativamente ad esso, posto adiacente alla seconda semipuleggia 32 e avente una superficie radiale 40a atta ad accoppiarsi solidalmente in rotazione, con la seconda superficie radiale esterna 32b della puleggia 30.

In particolare, detto organo 40 comprende un mozzo 41 assialmente scanalato accoppiato con le scanalature/denti assiali 12, cui è unita una porzione 42 a forma di campana rivolta verso la seconda puleggia 32, che presenta la detta superficie radiale 40a. È infine previsto un dispositivo di comando 50 atto a variare, dietro comando, la posizione assiale dell'organo 40. Vantaggiosamente, il dispositivo di comando 50 conprende una leva 51, imperniata agente assialmente sull'organo di spinta-innesto 40, azionata da un attuatore lineare 56 con interposizione di un mezzo elastico atto a rendere più dolce e progressivo l'innesto a frizione tra le superfici radiali. In particolare, la leva 51 è imperniata, con perno 511 alla scatola d'alloggiamento del gruppo di trasmissione, e la sua porzione inferiore conprende due bracci 51a le cui estremità portano una coppia di risalti cilindrici 52 che si impegnano con una pista verticale 53 ricavata su un anello 54 accoppiato assialmente, tramite interposizione di un cuscinetto 55, con il mozzo 41.

La porzione superiore 51b della leva 51 è collegata ad un mezzo attuatore 56 con il quale viene variata la posizione angolare della leva 51 e, attraverso questa, la posizione assiale dell'organo 40. Il mezzo attuatore 56 può essere lineare o un dispositivo diverso d'azionamento. Ad esempio può essere ad azionamento manuale, oppure elettrico, oppure idraulico, eccetera. Ciò che importa è che sia idoneo a variare, dietro comando, la posizione assiale dell'organo di spinta-innesto 40. Pertanto, attraverso il dispositivo di comando 50/ si può gestire come si vuole la posizione assiale dell'organo 40.

Detto organo di spinta-innesto 40 è atto a portare assialmente la propria superficie radiale 40a contro la seconda superficie radiale esterna 32b della puleggia 30 e a seguito di ciò spingere la prima superficie radiale esterna 31b della puleggia stessa contro la superficie radiale IOa dell'organo d'ingresso 10 per determinare la solidarietà per attrito tra dette coppie di superfici radiali 10a-31b, 32b-40a; contemporaneamente, l'organo di spinta-innesto 40 è atto ad agire con spinta assiale sulle due semipulegge 31e 32 in modo da determinare la reciproca distanza assiale di esse in relazione diretta con la propria posizione assiale. Infine, l'organo di spinta-innesto 40 ha una posizione assiale di massima distanza dall'organo d'ingresso (mostrata in FIG. 1 e con linea continua in FIG. 2), in cui le dette superfici radiali 10a-31b e 32b-40a sono a distanza tra loro. L'accoppiamento a due a due tra le dette coppie di superfici radiali 10a-31b e 32b-40a avviene con l'ausilio d'appositi rispettivi dischi di frizione 21 e 22, ad alto coefficiente d'attrito, uniti alle semipulegge 31 e 32, le cui superfici esterne definiscono le superfici radiali 31b e 32b.

Nel funzionamento tipico, l'organo di spinta-innesto 40 è inizialmente nella posizione limite di massima distanza dall'organo d'ingresso 10. In questa porzione, il manicotto 15 è tenuto relativamente lontano dall'organo 10 (aiutato in ciò dalla spinta della molla 19), al punto che la prima superficie radiale 31b è distante dalla superficie radiale IOa dell'organo d'ingresso 10; inoltre, la cinghia 33 a causa della tensione prodotta dalla puleggia condotta, allontana tra loro le semipulegge 31 e 32 fino alla massima distanza determinata dagli anelli 16; pertanto la cinghia 33 risulta posta alla minima distanza dall'asse A; infine, la superficie radiale 40a dell'organo 40 è a distanza dalla seconda superficie radiale 32b della puleggia 30.

In questa configurazione, l'albero trainante 11 è svincolato dalla puleggia 30 e pertanto il propulsore del veicolo è svincolato dalle ruote (è in folle); la cinghia 33, pur essendo inattiva è posta in tensione ed è impegnata con la puleggia 30 e con la puleggia condotta.

Spostando, tramite il dispositivo di comando 50, l'organo 40 verso l'organo d'ingresso 10 (verso sinistra nelle figure), si produce dapprima il graduale innesto a frizione tra gli organi 40 e 10 e la puleggia 30 (mentre la cinghia 33 è alla minima distanza dall'asse A). In dettaglio, si verifica che, spostando verso sinistra l'organo di spinta 40, dapprima questo porta la propria superficie radiale 40a a contatto con la seconda superficie radiale 32b; poi, vincendo l'azione della molla 19, l'organo 40 sposta il manicotto 15 e con esso l'intera puleggia 30 verso l'organo 10, portando la prima superficie radiale 31b a contatto con la superficie radiale 10a; la puleggia 30 resta pertanto stretta tra le superfici 10a e 40a. Quando, la spinta assiale {verso sinistra) fornita dal dispositivo 50 è sufficiente a creare solidarietà per attrito tra le dette coppie di superfici radiali 10a-31b e 32b-40a, si determina l'innesto a frizione e la puleggia 30 viene trascinata in rotazione dall'organo 40, che a sua volta è trascinato in rotazione dall'albero 11, e dall'organo di ingresso 10. Le due semipulegge 31 e 32 vengono entrambe trascinate in rotazione in modo solidale in quanto sono entrambe impegnate, nella rotazione, sul manicotto 15.

Ciò produce il collegamento tra le ruote del veicolo ed il propulsore, mentre il rapporto di trasmissione è (vantaggiosamente) basso ed inoltre può avvenire mentre il propulsore è (ed è vantaggioso che lo sia) ad un regime basso di giri.

Aumentando la spinta assiale, verso sinistra, sull'organo 40, si produce il progressivo avvicinamento reciproco delle semipulegge 31 e 32; conseguentemente si aumen,a in misura corrispondente il raggio d'avvolgimento della cinghia 33 rispetto all'asse A e si aumenta quindi il rapporto di trasmissione (e quindi, a parità di giri del propulsore, la velocità di rotazione della puleggia condotta), fino ad un valore massimo, quando le due semipulegge 31 e 32 sono alla minima distanza reciproca (illustrata con linea a tratti in FIG. 2).

Viceversa, riportando indietro l'organo di spinta 40 (verso destra), si allontanano tra loro le due semipulegge 31 e 32 e si diminuisce quindi il rapporto di trasmissione (e quindi la velocità del veicolo); infine, raggiunto il regime minimo di trasmissione (nel quale la cinghia è comunque in tensione), si produce (tipicamente con un valore minimo di giri del propulsore) il disinnesto del contatto a frizione tra la puleggia 30 e le superfici radiali 10a e 40a , e si interrompe quindi la trasmissione del moto alle ruote del veicolo.

In ogni caso, ad ogni posizione assiale dell'organo 40 corrisponde in modo biunivoco, un determinato rapporto di trasmissione. Dato che, attraverso il dispositivo di comando 50, si può gestire come si vuole la posizione assiale dell'organo 40, ne deriva che il gruppo in oggetto ha la possibilità di variare il rapporto di trasmissione in modo estremamente flessibile e svincolato dal regime di rotazione del propulsore; in particolare può venire gestito mediante un controllo elettronico programmabile nel modo desiderato per adeguare il comportamento del veicolo alle caratteristiche del propulsore, del carico, della strada, in funzione di una legge scelta.

Inoltre, un sensibile vantaggio è che l'innesto ed il disinnesto del dispositivo a frizione può vantaggiosamente avvenire ad un regime minimo di giri del propulsore.

La presenza degli anelli 16 è particolarmente vantaggiosa perché limita la massima distanza tra le semipulegge 31 e 32 e permette alla cinghia 33 di rimanere comunque impegnata dalle superfici interne delle semipulegge stesse, mentre queste non sono soggette alla spinta dell'organo 40 e sono disimpegnate dalla rotazione degli organi 10 e 40. Pertanto, la cinghia 33, pur essendo ferma è mantenuta in tensione (con l'ausilio della puleggia condotta) ed è impegnata con la puleggia 30 e con la puleggia condotta; è quindi evitato ogni pericolo di slittamento della cinghia nel periodo transitorio di innesto a frizione della puleggià 30 con gli organi 10 e 40.

Tipicamente, il dispositivo di comando 50 può prevedere mezzi di spostamento dell'organo 40 azionati direttamente a mano o a pedale dal conducente (cambio manuale).

Vantaggiosamente, l'attuatore 56 è collegato con la leva 51 tramite un organo 58 avente un mezzo elastico 57 che viene compresso elasticamente quando l'attuatore agisce nel senso di spingere l'organo 40 verso l'organo di ingresso 10. Viene pertanto resa dolce e graduale l'azione di innesto a frizione tra le superfici radiali 10a-31b e 32b-40a, ed anche la variazione del rapporto di trasmissione.

Ovviamente all'invenzione in oggetto potranno venire apportate numerose modifiche di natura pratico-applicativa, senza con ciò uscire dall'ambito dell'idea inventiva come sotto rivendicata.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di trasmissione mediante cinghia, con variazione continua del rapporto di trasmissione, caratterizzato dal fatto che comprende: un organo di ingresso (10) avente una superficie radiale (10a), cui è solidalmente fissato un albero trainante (11), coassiale; una puleggia (30), impostata coassialmente sull'albero trainante (11) e folle rispetto ad esso, comprendente due semipulegge (31, 32) accoppiate tra loro in modo da venire trascinate in rotazione solidalmente ed essere assialmente mobili tra loro, atte ad impegnare una cinghia di trasmissione (33), la reciproca distanza tra le semipulegge (31, 32) determinando il raggio d'avvolgimento della cinghia (33), una prima semipuleggia (31) essendo adiacente all'organo di ingresso (10) ed avendo una prima superficie radiale (31b) esterna atta ad accoppiarsi solidalmente in rotazione, per attrito, con la superficie (IOa) dell'organo di ingresso (10), la seconda semipuleggia (32) avendo una seconda superficie radiale esterna (32b); un organo di spinta-innesto (40), accoppiato all'albero trainante (11) in modo da venire trascinato in rotazione solidalmente con esso ed essere mobile assialmente relativamente ad esso, posto adiacente alla seconda semipuleggia e avente una superficie radiale (40a) atta ad accoppiarsi solidalmente in rotazione, per attrito, con la seconda superficie radiale esterna (32b), detto organo di spinta-innesto (40) essendo atto a spostare assialmente la propria superficie radiale (40a) contro la seconda superficie radiale esterna (32b) della puleggia (30) e contemporaneamente spostare l'intera puleggia (30) per portare la prima superficie radiale (31b) esterna di essa contro la superficie radiale (IOa) dell'organo di ingresso (10), per determinare la solidarietà per attrito tra dette superfici radiali, ed essendo atto ad agire con spinta assiale sulle due semipulegge (31, 32) in modo da determinare la reciproca distanza assiale di esse in relazione diretta con la propria posizione assiale; detto organo di spinta-innesto (40) avendo inoltre una posizione di massima distanza dall'organo di ingresso, in cui le dette superfici radiali sono a distanza tra loro; un dispositivo di comando (50) atto a variare, dietro comando, la posizione assiale dell'organo di spinta-innesto (40).
2. 2. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'accoppiamento a due a due tra le dette superfici radiali(10a-31b, 40a-32b)avviene con l'ausilio di rispettivi dischi di frizione (21, 22).
3. 3. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un manicotto (15) impostato coassialmente sull'albero trainante (11) e folle rispetto ad esso, accoppiato con ciascuna detta semipuleggia (31, 32) in modo che queste siano solidali ad esso nella rotazione, mentre almeno una semipuleggia (32) è mobile assialmente rispetto ad esso.
4. 4. Gruppo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di finecorsa (16) atti a limitare la distanza massima tra le semipulegge (31, 32) sul manicotto (15), la quale distanza determina il minimo raggio di avvolgimento della cinghia (33) , il manicotto (15) essendo mobile assialmente sull'albero trainante (11) in modo che la prima superficie radiale (32b) è tenuta normalmente distante dalla superficie radiale (IOa) dell'organo di ingresso (10).
5. 5. Gruppo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi elastici (19) che tendono ad allontanare il manicotto (15) dall'organo di ingresso (10), la spinta di detti mezzi elastici (19) venendo vinta dall'azione dell'organo di spinta-innesto (40) nello spostamento di questo verso l'organo di ingresso (10).
6. 6. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di comando comprende una leva (51) agente assialmente sull'organo di spinta-innesto (40), azionata da un attuatore lineare (56) con interposizione di un mezzo elastico (57) atto a rendere più dolce e progressivo l'innesto a frizione tra le superfici radiali (10a-31b, 32b-40a).