CH657682A5 - Trasmissione a comando meccanico a rapporto variabile a cinghia trapezoidale e pulegge espansibili. - Google Patents

Description

La presente invenzione riguarda una trasmissione a comando meccanico a rapporto variabile con continuità del tipo a cinghia trapezoidale e pulegge espansibili.

Tali trasmissioni sono note per la possibilità di variare con continuità il rapporto di trasmissione impiegando soluzioni costruttive relativamente semplici.

Nelle applicazioni sui motoveicoli la variazione del rapporto di trasmissione è ottenuta automaticamente, generalmente mediante un dispositivo centrifugo che agisce direttamente sulla puleggia motrice provocandone la chiusura in contrapposizione, attraverso la tensione della cinghia, ad una molla agente sulla puleggia condotta. Ne consegue una corrispondenza prestabilita fra velocità (numero di giri al minuto) del motore e rapporto di trasmissione, che viene alterata solo un poco dalla entità della coppia trasmessa (effetto cinghia), nel senso di contrastare l'azione del dispositivo centrifugo al crescere della coppia. Il risultato non soddisfa abbastanza, in quanto non si ha la possibilità di mantenere i rapporti più ridotti sfruttando tutta la potenza del motore per superare salite e quando si desidera la massima accelerazione, anche a velocità del veicolo relativamente elevate o, viceversa, di passare rapidamente a rapporti più lunghi quando si desidera una marcia silenziosa a regime economico. A questo inconveniente è stato cercato di rimediare aggiungendo dispositivi meccanici sensibili alla coppia trasmessa, con risultati però assai limitati, in quanto si dovrebbero produrre carichi molto elevati, difficilmente realizzabili costruttivamente, per contrastare in tutto il campo dei giri di funzionamento l'effetto del dispositivo centrifugo, e inoltre essi introducono nel sistema di regolazione sensibili forze di attrito che aggiungendosi a quelle del dispositivo centrifugo ne riducono eccessivamente la sensibilità.

Nelle applicazioni su autoveicoli è nota una soluzione avente il dispositivo sensibile alla coppia costituito da un servomeccanismo pneumatico comandato dalla depressione a valle della farfalla del gas, variabile con la posizione dell'acceleratore, ma che conserva il comando meccanico diretto del dispositivo centrifugo sulla puleggia motrice e, quindi, i relativi attriti. Sono note anche soluzioni molto più avanzate tecnicamente a regolazione completamente mediata, nelle quali ambedue le pulegge espansibili sono comandate da pistoni idraulici azionati da un fluido, la cui pressione è modulata in funzione del numero di giri del motore e del carico richiesto, il cui funzionamento corrisponde alle aspettative. Ma la realizzazione costruttiva ha un livello di complessità non adeguato alle applicazioni su piccoli veicoli. Inoltre, poiché queste soluzioni conservano la caratteristica funzionale, comune anche alle soluzioni meccaniche prima ricordate, di ottenere un determinato rapporto attraverso l'equilibrio delle forze applicate alle due pulegge sia dall'esterno sia dalla cinghia, esse risultano notevolmente influenzate dalle inevitabili variazioni degli attriti interni di tutto il sistema di regolazione e di trasmissione, dalle variazioni della viscosità del fluido operante e dalle variazioni dimensionali dipendenti dalle inevitabili tolleranze di lavorazione di tutti i loro elementi, in specie quelli elastici, e, in modo tale che le loro caratteristiche possano variare notevolmente nella produzione di serie e durante l'impiego. Esse quindi necessitano di accurati, e quindi costosi, controlli costruttivi.

La presente invenzione si propone di superare i difetti delle trasmissioni a comando automatico meccanico, senza incorrere nelle complicazioni della soluzione integrale a comando idraulico, e inoltre di svincolarsi dalle suddette difficoltà di costanza delle caratteristiche in una produzione di serie e durante l'impiego, onde poter applicare la trasmissione economicamente ai piccoli veicoli.

Per risolvere questo problema, secondo l'invenzione viene proposta una trasmissione a comando meccanico a rapporto variabile con continuità, del tipo a cinghia trapezoidale e pulegge espansibili, ciascuna delle quali comprendente una semipuleggia fissa ed una semipuleggia mobile, la quale trasmissione presenta le caratteristiche definite dalla rivendicazione 1.

In questo modo, il rapporto di trasmissione che si ottiene non è più, quindi, conseguenza dell'equilibrio dei carichi assiali applicati alle due pulegge, combinato con «l'effetto cinghia», ma è solo conseguenza del posizionamento relativo stabilito con precisione delle due semipulegge della puleggia comandata dal suddetto servomeccanismo.

In particolare tale servomeccanismo può essere controllato, in funzione della velocità del motore e della posizione del comando del gas del motore stesso, mediante un regolatore centrifugo con molla di contrasto a precarica variabile asservita al comando del gas e esso attua il rapporto di trasmissione stabilito dalla posizione del collare del detto regolatore attraverso un meccanismo idraulico a inseguimento che determina la posizione di detta una semipuleggia. La legge che lega le variabili, velocità, apertura carburatore, rapporto, è prestabilita in funzione delle caratteristiche del motore e del veicolo e si concreta nella particolare caratteristica del regolatore centrifugo resa opportunamente variabile con l'apertura del gas mediante una

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molla di contrasto a flessibilità variabile in funzione della corsa e della precarica.

La sensibilità del sistema di regolazione previsto secondo una forma d'esecuzione della invenzione risulta così svincolata dall'attrito tra cinghia e pulegge, dagli attriti di scorrimento assiale relativo delle semipulegge e dalla variazione di viscosità del fluido idraulico. La legge di variazione del rapporto risulta così influenzata solo dalle caratteristiche costruttive, facilmente controllabili, del dispositivo meccanico di regolazione. Una variazione della prevista legge di variazione del rapporto si può avere solo impiegando cinghie di lunghezza diversa; tale variazione può essere corretta in sede di taratura iniziale del dispositivo e/o durante l'uso.

Per una migliore comprensione dell'invenzione, due forme di realizzazione sono rappresentate schematicamente a titolo di esempio nelle figure allegate.

La figura 1 mostra uno schema costruttivo di una forma di realizzazione in cui il servomeccanismo comanda la puleggia condotta.

La figura 2 mostra uno schema costruttivo di un'altra forma di realizzazione in cui il servomeccanismo comanda invece la puleggia conduttrice.

Nell'applicazione illustrata in figura 1, la trasmissione comprende una puleggia conduttrice A portata in rotazione da un albero motore 1 e costituita da una semipuleggia fissa 2, da una semipuleggia assialmente scorrevole 3 e da un elemento elastico 4 che agisce nel senso di avvicinare reciprocamente le due semipulegge 2 e 3, comprimendo e ponendo in tensione la cinghia trapezoidale 5.

Per mezzo della cinghia trapezoidale 5 è portata in rotazione la puleggia condotta B costituita da una semipuleggia assialmente fissa 6 e da una semipuleggia assialmente scorrevole 7 solidale ad un albero 8. La semipuleggia 7 è sollecitata da una molla 22 ad assumere la posizione chiusa (avvicinata alla semipuleggia fissa 6), vincendo l'azione contraria esercitata attraverso la tensione della cinghia 5, dalla molla 4 agente sulla semipuleggia mobile 3 della puleggia conduttrice A. La forza della molla 22 è inoltre contrastata dalla spinta di un pistone idraulico 10, soggetto alla pressione del fluido motore contenuto nella camera 12 di un cilindro fisso 11, attraverso lo stelo 9 del pistone 10 e l'albero 8. La camera 12 è alimentata con fluido in pressione da una pompa 13. Il fluido può uscire dalla camera 12 attraverso un condotto 14 praticato nello stelo 9 che sbocca all'esterno attraverso un'apertura radiale 15. Tale apertura può essere chiusa da una valvola in forma di una bussola 16 scorrevole sullo stelo 9. La bussola 16 può essere spostata tramite il braccio 17 di una campana mobile 26 soggetta alla spinta delle masse 27 di un regolatore centrifugo 18, portato in rotazione dall'albero motore 1. Lo spostamento della campana 26 è contrastato da una molla 20, la precarica della quale può essere fatta variare dall'esterno tramite una leva 21 il cui movimento è legato alla posizione della leva del gas (non illustrata). Il profilo della superficie interna della campana 26 e la molla 20 del regolatore 18 hanno rispettivamente una forma e una caratteristica tale da realizzare la prestabilita legge di variazione dei giri in funzione della coppia del motore, come è stato detto in precedenza.

Lo spostamento del pistone 10 causato dalla pressione del fluido motore, determina, attraverso l'albero 8, lo spostamento della semipuleggia 7 verso le posizioni corrispondenti ai rapporti più lunghi, vincendo il carico della molla 22.

Ad ogni posizione della campana 26, funzione dei giri del motore e della posizione della leva del gas, corrisponde univocamente una posizione della bussola 16 e conseguentemente del pistone 10. Infatti il pistone 10 trova l'equilibrio quando la luce 15 è aperta quanto occorre a smaltire la portata della pompa 13 e la caduta di pressione sulla luce 15 è tale da generare una forza uguale a quella della molla 22 diminuita del carico agente s sulla semipuleggia scorrevole 7. Pertanto la semipuleggia 7 è obbligata a seguire lo spostamento assiale della bussola 16.

Il fluido uscente dalla luce 15 è raccolto in un serbatoio 19 dal quale viene riaspirato dalla pompa 13.

Il moto viene raccolto all'esterno su di un albero 25, attra-lo verso la coppia di ruote dentate 23 e 24, di cui la ruota dentata 23 è solidale alla semipuleggia fissa 6 della puleggia condotta B.

Nell'applicazione illustrata in figura 2 la trasmissione comprende essenzialmente gli stessi elementi del caso illustrato in figura 1, salvo il fatto che il servomeccanismo agisce sulla puleg-ìs già conduttrice A. Gli elementi che corrispondono ad elementi della trasmissione illustrata in figura 1, sono indicati in figura 2 con gli stessi numeri di riferimento. La semipuleggia fissa 2 della puleggia conduttrice A è ancora solidale all'albero motore 1, mentre la semipuleggia mobile 3 è solidale ad un albero 28. Ta-20 le albero 28 è tenuto a contatto con lo stelo 9 del pistone idraulico 10, scorrevole nel cilindro fisso 11, dalla spinta della semipuleggia mobile 3 sollecitata assialmente dalla trazione della cinghia 5 causata dalla molla 22 agente sulla semipuleggia mobile 7 della puleggia condotta B. Anche in questo caso rimane 25 definita la camera 12 a volume variabile fra pistone 10 e cilindro 11, alimentata con fluido in pressione tramite la pompa 13. Il fluido può uscire dalla camera 12 attraverso il condotto 14 e l'apertura radiale 15 e viene raccolto in un serbatoio 19 dal quale viene riaspirato dalla pompa 13. L'apertura 15 è parzia-30 lizzata dalla bussola 16 collegata per mezzo del braccio 17 alla campana mobile 26 del regolatore centrifugo 18 portato in rotazione dall'albero motore 1. Lo spostamento della campana 26 è contrastato dalla molla 20, la precarica della quale può essere fatta variare per mezzo della leva 21, il cui movimento è asser-35 vito alla posizione di apertura della leva del gas. In questo caso è sufficiente un solo elemento elastico 22, anziché due, 4 e 22, come nella fig. 1, in quanto il relativo carico di reazione serve anche ad assicurare il posizionamento della trasmissione nel rapporto di massima riduzione all'arresto del moto. 40 II funzionamento della trasmissione secondo la figura 2 è perfettamente identico al caso precedente tenendo presente che nel caso di fig. 2 un aumento del regime di rotazione del motore comanda la chiusura della puleggia conduttrice A anziché l'apertura di quella condotta B.

45 Anche nel caso di fig. 2 il moto viene raccolto all'esterno su di un albero 25, attraverso una coppia di ruote dentate 23 c 24.

Per quanto sopra descritto la sensibilità del regolatore è condizionata solo dai suoi attriti interni e non anche da quelli che si oppongono alla variazione di rapporto della trasmissione, so Appare inoltre chiara la semplicità costruttiva del servomeccanismo comprendente solo un cilindro idraulico a semplice effetto. Poiché infine il regolatore centrifugo 18 può essere di piccole dimensioni, risulta anche molto piccolo lo sforzo necessario a variare la precarica della sua molla 20 che, quindi, può essere 55 facilmente comandata manualmente.

Per queste sue doti la trasmissione secondo l'invenzione si presta particolarmente all'applicazione su motoveicoli con motore a combustione interna.

È sottinteso che l'invenzione può essere realizzata in diverse co forme costruttive senza peraltro variare il suo concetto informatore. Ad esempio il regolatore sensibile alla velocità del motore può anche essere di tipo non meccanico, ad esempio di tipo elettrico o idraulico, ed essere influenzato anche da altre variabili o soggetto all'azione diretta del conducente del motoveicolo.

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1 foglio disegni

Claims (6)

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1. Trasmissione a comando meccanico a rapporto variabile con continuità del tipo a cinghia trapezoidale (5) e pulegge espansibili (2, 3; 6, 7), ciascuna delle quali comprende una semipuleggia fissa (2; 6) ed una semipuleggia mobile (3; 7), caratterizzata dal fatto che la posizione di una sola (7; 3) delle semipulegge mobili è determinata in funzione della velocità e del carico del motore da un servomeccanismo automatico di posizione (10, 18), essendo l'altra semipuleggia mobile (3; 7) sottoposta solamente al carico assiale di un elemento (4) atto ad assicurare l'aderenza della cinghia (5) a dette pulegge espansibili.

2. Trasmissione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il detto servomeccanismo di posizione (10, 18) è di tipo idraulico e comprende un regolatore (18) atto a determinare, in funzione della velocità e del carico, la posizione di una valvola di uscita (16) del fluido idraulico del servomeccanismo ed un pistone idraulico (10) mosso dal detto fluido idraulico, posto in pressione da un'apposita pompa (13), detto pistone (10) agendo su detta semipuleggia (7; 3) mobile attraverso uno stelo (9) in cui è praticata l'apertura d'uscita (15) del fluido idraulico controllata da detta valvola (16).

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RIVENDICAZIONI

3. Trasmissione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il detto regolatore (18) è del tipo a masse centrifughe (27) con molla (20) di reazione a caratteristica variabile in funzione del carico mediante un comando (21) di variazione della precarica di detta molla (20) direttamente collegato a quello di alimentazione del motore, del quale la trasmissione trasmette la potenza.

4. Trasmissione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il pistone idraulico (10) del servomeccanismo comanda la semipuleggia mobile (7) della puleggia condotta (6, 7) in opposizione ad un elemento elastico (22) agente sulla stessa semipuleggia mobile (7).

5. Trasmissione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il pistone idraulico (10) del servomeccanismo comanda la semipuleggia mobile (3) della puleggia conduttrice (2, 3) ed è contrastato, attraverso la tensione della cinghia (5), dal carico dell'elemento elastico (22) agente sulla semipuleggia mobile (7) della puleggia condotta (6, 7).

6. Trasmissione secondo la rivendicazione 2, applicata su un motoveicolo, caratterizzata dal fatto che il regolatore (18) è del tipo a masse centrifughe (27) con molla di reazione (20) e che questa molla (20) del regolatore è comandata da un elemento (21) in parallelo col comando manuale di apertura del gas di alimentazione del motore.