ITAP940009A1 - Variatore intrinseco ed automatico - Google Patents

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Cambio intrinseco ed automatico , a variazione continua del rapporto di trasmissione in funzione della resistenza che l’albero in uscita incontra nella sua rotazione , costituito da un elemento motore (1) che mette in movimento , o direttamente ,o con organi di trasmissione , schematicamente rappresentati in fig. I da un ingranaggio (2) , i differenziali (3) e (4) , di eguali caratteristiche meccaniche , con corpi esterni che ruotano uno in senso contrario all'altro per ingranamento di ingranaggi eguali (3c) e (4c) con numero di denti rispettivamente Z 3c e Z 4c ricavati o applicati su ciascuna delle due scatole , dal semiasse (4a) del differenziale (4) , uscita del sistema , da un ingranaggio (6) , montato folle sull’altro semiasse (4b) del differenziale (4) , caratterizzato dal fatto di avere un numero di denti Z6 e dall'essere trascinato in rotazione da una frizione di tipo qualsiasi (5) , solidale col semiasse (4b) , da un ingranaggio (7) , solidale al semiasse (3b) del differenziale (3) che si accoppia con l’ingranaggio (6) , caratterizzato dal fatto di avere un numero di denti Z7 maggiore di Z6 , ma prossimo a Z6 , da un ingranaggio (8) calettato sull' altro semiasse (3 a) del differenziale (3) , caratterizzato dal fatto di avere un numero di denti Z8 opportunamente scelto , che si accoppia con l'ingranaggio (9) , calettato sul semiasse (4a) del differenziale (4) , uscita del meccanismo , caratterizzato dal fatto di avere un numero di denti Z9 opportunamente scelto. Il variatore continuo considerato consente , con una forma costruttiva relativamente semplice , di avere un cambio automatico a variazione continua , caratterizzato dall' intrinseco , ( cioè inerente alla costituzione stessa del meccanismo e che non richiede dunque alcun tipo di dispositivo per il comando e la regolazione durante il funzionamento ) , e rapido adattamento del numero di giri al minuto e della coppia motrice al momento resistente , secondo la nota formula della meccanica P proporzionale a Mt x n = costante ( P ~ Mt x n = costante ) con P : potenza , Mt : momento torcente , n : numero di giri al minuto , e operante con superiore rendimento meccanico e superiore affidabilità , in un campo di variazione del rapporto di trasmissione notevolmente più ampio di quello ottenibile dai cambi automatici a variazione continua oggi presenti sul mercato , senza le limitazioni di potenza che questi ultimi hanno e con la possibilità di funzionare in entrambi i sensi di rotazione , invertendo il senso di rotazione del motore.

Il variatore continuo o cambio a variazione continua della velocità copre con le sue applicazioni l'intero settore industriale . Fattori determinanti per l ‘ampio impiego di questi variatori meccanici sono :

- lunga durata

- stabilità delle caratteristiche di funzionamento , a regime , senza necessità di realizzare regolazioni

- rendimenti elevati

In particolare , nel settore automobilistico , i vantaggi ottenuti con l'impiego dei cambi automatici a variazione continua del rapporto , in linea di principio „ sono :

- eliminazione di cambio rapporto durante la marcia e quindi più confort per il guidatore

- notevole ampliamento del rapporto globale di trasmissione con possibilità di forte overdrive

- minore consumo di carburante grazie allo sfruttamento ottimale delle caratteristiche del motore

- riduzione della rumorosità e dell'emissione delle sostanze nocive

Di questa categoria di organi di trasmissione fanno parte i variatori a cinghia , quelli a ruote d'attrito e quelli ad elementi metallici. Mentre quelli a cinghia e ruote d'attrito ( per lo più con elementi in plastica) servono il campo delle modeste potenze e delle trasmissioni a prezzo contenuto , quelli ad elementi metallici , in particolare i cambi automatici a variazione continua dei rapporto di velocità completamente metallici ( variatori a catene o cinghia metallica .variatori con doppia puleggia a diametro variabile , P.l.V. , C.V.T. etc.) che sono largamente applicati . con originali soluzioni , pur con un costo nettamente superiore rispetto agli altri , presentano caratteristiche e vantaggi che li pongono spesso in diretta concorrenza con gli azionamenti a velocità variabile di tipo elettrico/elettronico oppure idraulico.

1 variatori a catena o cinghia metallica presentano , però , una serie di problemi :

- la catena o cinghia metallica è di solito costruzione relativamente complessa e costosa

c'è la necessità di un sistema meccanico o idraulico per lo spostamento delle pulegge

- è necessaria l 'adozione di uno specifico lubrificante

- sono necessari dispositivi di precarico , che in genere agiscono in funzione della coppia trasmessa , e sensori di coppia , per ottenere un aumento del rendimento, una riduzione del livello di rumorosità ed un funzionamento senza slittamento della cinghia stessa

- nel settore automobilistico , inoltre , la variazione del rapporto di trasmissione deve essere realizzata in funzione di alcuni parametri caratteristici : posizione dell'acceleratore , numero di giri del motore etc. e deve essere governata da un sistema di gestione elettronico.

L' invenzione ha per oggetto un cambio a variazione intrinseca , continua , automatica e rapida del rapporto di trasmissione , per applicazioni che coprono l'intero settore industriale , operante con superiore rendimento e superiore affidabilità ,in un campo molto più ampio di quello ottenibile con i variatori continui presenti sul mercato , senza le limitazioni di potenza che questi ultimi hanno e con la possibilità di funzionare in entrambi i sensi di rotazione , invertendo il senso di rotazione del motore e si caratterizza per il suo intrinseco , ( cioè è connesso alla sua costituzione che non richiede , perciò , a corredo sistemi di comando e regolazione , presenti , invece , nel caso degli altri variatori ) automatico e rapido adattamento al momento resistente , secondo la formula P proporzionale a Mt x n = costante ( P — Mt x n = costante ) , dove P è la potenza , Mt il momento torcente ed n il numero di giri al minuto e si propone lo scopo di superare gli inconvenienti ed i limiti sopra descritti.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risulteranno più evidenti dalla seguente descrizione , fornita a solo scopo esemplificativo e non limitativo , con riferimento allo schema allegato ( fig .1 ) proposto , anche questo , a scopo semplificativo e non limitativo.

Supponiamo che il semiasse (4a) di uscita sia fermo e che l'elemento motore (1) metta in rotazione , o direttamente , o con qualsiasi combinazione di organi di trasmissione , schematicamente rappresentati in fig. I da un ingranaggio (2) gli ingranaggi (3c) e (4c) ricavati o applicati sulle scatole dei due differenziali , (3) e (4) , ad un certo numero di giri al minuto n ; per relazioni note della meccanica applicata alle macchine, la frizione (S) calettata Sul semiasse (4b) del differenziale (4) , opposto al semiasse (4a) che è fermo , ruoterà ad un numero di giri al minuto pari a 2n.

La frizione (5) innestandosi sull'ingranaggio (6) non slitta, poiché sia la frizione (5) , calettata sul semiasse (4b) , che l'ingranaggio (6) , folle sul semiasse (4b) , ruotano a velocità angolari pressoché eguali ; essa trascinerà dunque ad una velocità di rotazione pari a 2n l'ingranaggio (6).

Poiché il rapporto di trasmissione tra le ruote dentate (6) e (7) è minore di uno , ma molto prossimo all'unità , la ruota (7) girerà ad un numero di giri al minuto n7 minore di 2n ma molto prossimo a 2n Se ne ricava , sempre applicando le formule note relative alle trasmissioni , che la ruota dentata (8) avrà un certo numero di giri al minuto e di conseguenza la ruota dentata (9) , per avere le due ruote (8) e (9) un fissato rappporto di trasmissione , avrà un numero di giri al minuto n9 proporzionale a , che sarà anche il numero di giri al minuto del semiasse (4a) che rappresenta l'uscita del sistema , se questa non offre resistenza . Dunque anche il semiasse (4a) del differenziale , che rappresenta l'uscita del sistema , si mette in moto portandosi in rotazione ad un numero di giri pari a determinando , sempre per le note formule della meccanica applicata alle macchine , la modificazione del numero di giri al minuto 2n della frizione (5) calettata sul semiasse (4b) del differenziale (4) , che diventerà 2n minore di

La frizione (5) non slitta poiché collega il semiasse (4b) e l'ingranaggio (6) che ruotano a velocità angolari pressoché uguali e trascinerà , dunque , alla velocità di rotazione pari a 2n' l'ingranaggio (6).

Poiché il rapporto di trasmissione tra le ruote dentate (6) e (7) è minore di uno , ma molto prossimo all'unità la ruota (7) girerà ad un numero di giri al minuto n7' minore di 2n' ma molto prossimo a 2n .

Se ne ricava , sempre applicando le formule note delle trasmissioni , che la ruota dentata (8) avrà un numero di giri al minuto , mentre la ruota dentata (9) , avrà un numero di giri al minuto ng proporzionale a

che sarà anche il numero di giri al minuto del semiasse (4a) del differenziale (4) , se questo non offre resistenza .

Il semiasse (4a) del differenziale (4) , per le considerazioni fatte , si porta allora ad un numero di giri pari a

Il ciclo descritto è iterativo . Il particolare variatore continuo del rapporto di trasmissione proposto , è congegnato in maniera tale , che l'adattamento rapido del numero di giri al minuto in uscita alle esigenze del moto , è da classificarsi oltre e prima che come automatico , intrinseco , cioè è connesso alla costituzione stessa del cambio , che non richiede perciò dispositivi di comando e regolazione che sono richiesti dagli altri variatori continui.

L'invenzione dunque presenta caratteristiche superiori sia per la regolazione continua del numero di giri al minuto in assenza di dispositivi di comando e controllo , sia per la rapidità della risposta , sia per i più elevati rendimenti rispetto agli altri tipi di variatori esistenti in commercio , sia per il più ampio campo di variazione del rapporto di trasmissione , sia per la maggiore affidabilità , sia perchè non ci sono limitazioni alla potenza da trasmettere sia per la possibilità di funzionare in entrambi i sensi di rotazione , invertendo il senso di rotazione del motore.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Variatore continuo costituito da un elemento motore (1) , che mette in movimento o direttamente, o attraverso organi di trasmissione , schematicamente indicati in fig.I , che rappresenta a scopo semplificativo e non limitativo il variatore oggetto della presente domanda di brevetto per invenzione industriale , da un ingranaggio (2) , i differenziali (3) e (4) , di eguali caratteristiche meccaniche , con corpi esterni che ruotano uno in senso contrario all'altro per ingranamento di ingranaggi eguali (3c) e (4c) ricavati o applicati su ciascuna delle due scatole , dal semiasse (4a) del differenziale (4) , uscita del sistema , da un ingranaggio (6) , montato folle sull'altro semiasse (4b) del differenziale (4) , caratterizzato dal fatto di avere un numero di denti Z6 opportunamente scelto e dall'essere trascinato in rotazione da una frizione di tipo qualsiasi (5) , da un ingranaggio (7) , solidale al semiasse (3b) del differenziale (3) che si accoppia con l'ingranaggio (6) , caratterizzato dal fatto di avere un numero di denti Ζ7 oppotunamente scelto , da un ingranaggio (8) calettato sull' altro semiasse (3a) del differenziale (3) , caratterizzato dal fatto di avere un numero di denti Z8 , opportunamente scelto , che si accoppia con l'ingranaggio (9) , calettato sul semiasse (4a) de! differenziale (4) , uscita del meccanismo , caratterizzato dal fatto di avere anch'esso un numero di denti 7.g opportunamente scelto 2- Variatore continuo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l'ingranaggio (7) ha un numero di denti Z7 maggiore di quello Z6 dell'ingranaggio (6) e tale che 3- Variatore continuo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l'ingranaggio (7) ha un numero di denti Z7 maggiore di quello Z6 dell'ingranaggio (6) ma prossimo a Z6 4 - Variatore continuo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il numero di denti Z6 sia il più elevato possibile 5 - Variatore continuo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che gli ingranaggi (3c) e (4c) con numero di denti rispettivamente Z 3c e Z 4c ricavati 0 applicati su ciascuna delle due scatole dei differenziali hanno 6 - Variatore continuo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che gli ingranaggi (3c) e (4c) con numero di denti rispettivamente Z 3c e Z 4c , ricavati o applicati su ciascuna delle due scatole dei differenziali hanno ma prossimo a Z 4c 7- Variatore continuo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la frizione è di tipo qualsiasi 8 - Variatore continuo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'elemento motore è di tipo qualsiasi 9 - Variatore continuo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la trasmissione dall'elemento motore ai differenziali (3) e (4) sia realizzata 0 direttamente o con qualsiasi combinazione di organi di trasmissione 10 - Variatore continuo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'intera trasmissione è realizzata con ingranaggi di tipo qualsiasi.