IT201600097489A1 - Variatore di velocita' - Google Patents

Description

“Variatore di velocità”

La presente invenzione ha per oggetto un variatore di velocità. Esso può essere utilizzato in sistemi di trasmissione della potenza, ad esempio in autoveicoli e permette di modificare il rapporto di trasmissione tra una sezione motrice e una sezione condotta.

Sono noti variatori continui di velocità che sfruttano due rotori e una cinghia interposta. Almeno uno dei due rotori è costituito da due tronchi di cono contraffacciati in corrispondenza della base minore e che possono allontanarsi o avvicinarsi assialmente. La cinghia che si trova a contatto con la superficie laterale dei tronchi di cono si avvolgerà quindi su un diametro variabile che permette di modificare il rapporto di trasmissione. Un inconveniente di tale soluzione costruttiva potrebbe essere legato al fatto che il controllo della potenza e della trazione non è ottimizzato e dunque si ha un limite nella potenza massima trasmissibile.

Sono poi noti cambi continui che impiegano pompe a portata variabile e motori idraulici. Un inconveniente di tale soluzione è però legata al maggior costo produttivo e ai bassi rendimenti.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un variatore di velocità che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione un variatore di velocità in grado di ottimizzare il funzionamento contenendo nel contempo i costi di produzione e di manutenzione.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un variatore di velocità, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un variatore di velocità, come schematicamente illustrato in figura 1.

Nelle unite figure con il numero di riferimento 1 si è indicato un variatore di velocità. Si tratta in particolare di un variatore di velocità continuo. Il variatore 1 di velocità comprende un primo rotore 2 che può ruotare su se stesso attorno ad una prima retta 20 immaginaria.

Il variatore 1 può comprendere anche un secondo rotore 3 che può ruotare su se stesso attorno ad una seconda retta 30 immaginaria. Opportunamente la prima e la seconda retta 20, 30 sono parallele.

ll primo e il secondo rotore 2, 3 definiscono rispettivamente una sezione motrice e una sezione condotta. In una soluzione alternativa potrebbe essere il viceversa.

Il primo rotore 2 comprende almeno un primo elemento 21 girevole avente un primo asse 211 di rotazione; il primo elemento 21 girevole può ruotare attorno al primo asse 211 di rotazione. In una modalità operativa il primo asse 211 di rotazione ruota attorno alla prima retta 20. Il primo asse 211 di rotazione è eccentrico rispetto alla prima retta 20.

Il variatore 1 comprende anche mezzi 4 trasmissione del moto che collegano il primo elemento 21 girevole e il secondo rotore 3. Più in generale i mezzi 4 di trasmissione collegano il primo e il secondo rotore 2, 3 permettendo la trasmissione della coppia. I mezzi 4 di trasmissione opportunamente definiscono una struttura anulare flessibile.

Opportunamente i mezzi 4 flessibili di trasmissione del moto comprendono/coincidono con una cinghia (preferibilmente dentata) o una catena. Il primo elemento 21 girevole è preferibilmente dentato; ciò permette di meglio ingranare con i mezzi 4 di trasmissione.

Il variatore 1 comprende inoltre mezzi 213 di posizionamento del primo elemento 21 girevole almeno in una prima e in una seconda posizione. Nella prima posizione il primo asse 211 di rotazione è radialmente più allontanato dalla prima retta 20 rispetto che nella seconda posizione.

La variazione della distanza radiale tra il primo asse 211 di rotazione rispetto alla prima retta 20 determina o contribuisce alla variazione del rapporto di trasmissione tra il primo e il secondo rotore 2, 3.

In particolare i mezzi 213 di posizionamento potrebbero permettere una variazione continua della distanza del primo asse 211 di rotazione dalla prima retta 20 immaginaria. I mezzi 213 di posizionamento potrebbero permettere una variazione continua della distanza del primo asse 211 dalla prima retta 20, oppure una variazione discreta della stessa.

Il primo elemento 21 girevole può ruotare secondo un primo senso di rotazione attorno al primo asse 211 di rotazione. Preferibilmente il primo elemento 21 girevole ruota folle nel primo senso di rotazione. Il primo senso di rotazione è opposto a quello definito in una modalità operativa dalla rotazione del primo rotore 2 attorno alla prima retta 20. Il variatore 1 comprende anche mezzi di arresto della rotazione del primo elemento 21 girevole in un secondo senso di rotazione attorno al primo asse 211 di rotazione; detto secondo senso di rotazione è opposto al primo senso di rotazione. Opportunamente i mezzi di arresto della rotazione sono integrati nel primo elemento 21 girevole. Il primo elemento 21 girevole è quindi una ruota unidirezionale, ad esempio di tipo noto. In figura 1, in corrispondenza del primo elemento 21 girevole, è indicata una freccia che indica il primo senso di rotazione.

Il variatore 1 comprende mezzi 214 di guida del primo elemento 21 girevole tra la prima e la seconda posizione.

In una soluzione esemplificativa e non limitativa il primo rotore 2 potrebbe comprendere un disco con una apertura radiale che funge da mezzi 214 di guida. I mezzi 213 di posizionamento potrebbero essere di vario genere. Ad esempio potrebbero comprendere mezzi di bloccaggio della posizione del primo asse 211 di rotazione del primo rotore 2 lungo l’apertura radiale. Tali mezzi di bloccaggio potrebbero comprendere una vite di bloccaggio (a distanze radiali predefinite) di un supporto del primo elemento 21 girevole. Opportunamente il primo rotore 2 comprende un secondo elemento 22 girevole avente un secondo asse 221 di rotazione e interagente con i mezzi 4 flessibili di trasmissione. Il secondo asse 221 di rotazione in una modalità operativa ruota attorno alla prima retta 20. Per tale secondo elemento 22 girevole può essere ripetuto quanto descritto con riferimento al primo elemento 21 girevole. In particolare tale secondo elemento 22 girevole può ruotare in un senso attorno al secondo asse 221 di rotazione, mentre sono presenti mezzi di bloccaggio della rotazione nel senso opposto. In particolare è bloccato il senso di rotazione concorde con quello del primo rotore 2.

Il primo rotore 2 può comprendere anche mezzi 223 di posizionamento del secondo elemento 22 girevole in almeno due posizioni alternative a cui sono associate diverse distanze radiali del secondo asse 221 di rotazione dalla prima retta 20.

Opportunamente il variatore 1 può comprendere un terzo elemento 23 girevole che interagisce con i mezzi 4 flessibili di trasmissione. Il terzo elemento 23 girevole può ruotare attorno ad un terzo asse 231 di rotazione che a sua volta può ruotare attorno alla prima retta 20.

Opportunamente il terzo elemento 23 girevole può ruotare attorno al terzo asse 231 di rotazione in un senso, mentre è bloccata la rotazione nel senso opposto. In particolare è bloccato il senso di rotazione concorde a quello del primo rotore 2.

Analogamente il variatore 1 può comprendere un quarto elemento 24 girevole che interagisce con i mezzi 4 di trasmissione. Il quarto elemento 24 girevole può ruotare attorno ad un quarto asse 241 di rotazione che a sua volta può ruotare attorno alla prima retta 20.

Il quarto elemento 24 girevole può ruotare attorno al quarto asse 241 di rotazione in un senso, mentre è bloccata la rotazione nel senso opposto. In particolare è bloccato il senso di rotazione concorde a quello del primo rotore 2.

Nella soluzione esemplificata in figura gli angoli formati dalla congiungente la prima retta 20 con il primo e il secondo e il terzo e il quarto asse 211, 221, 231, 241 di rotazione sono invariabili.

Eventualmente il primo rotore 2 potrebbe comprendere anche ulteriori elementi girevoli aventi le caratteristiche degli elementi girevoli sopraindicati.

Opportunamente il primo e/o il secondo e/o il terzo e/o il quarto asse di rotazione 211, 221, 231, 241 sono reciprocamente paralleli. Inoltre il primo e/o il secondo e/o il terzo e/o il quarto asse di rotazione 211, 221, 231, 241 sono reciprocamente paralleli alla prima e/o alla seconda retta 20, 30. Nella soluzione esemplificata in figura 1, un segmento ortogonale e collegante il primo e il secondo asse di rotazione 211, 221 è perpendicolare ad un segmento ortogonale e collegante il terzo e il quarto asse di rotazione 231, 241.

I mezzi 4 flessibili di trasmissione vengono a contatto con il primo, il secondo, il terzo e il quarto elemento 21, 22, 23, 24 girevole.

Il primo, il secondo, il terzo e il quarto elemento 21, 22, 23, 24 girevole sono preferibilmente ruote dentate, ma potrebbero anche essere pulegge. Il primo elemento 21 girevole potrebbe essere definito da uno spicchio di ruota (ad esempio mezza ruota). Analoga cosa potrebbe ripetersi per il secondo o il terzo o il quarto elemento 22, 23, 24 girevole.

Il secondo rotore 3 può comprendere uno o più satelliti 300 girevoli che interagiscono con i mezzi 4 flessibili di trasmissione. I satelliti 300 girevoli sono eccentrici rispetto a detta seconda retta 30; il secondo rotore 3 comprende mezzi di regolazione della distanza di detti satelliti 300 dalla seconda retta 30. Quanto descritto con riferimento al primo elemento 21 girevole può essere ripetuto anche per uno o più dei satelliti 300 girevoli.

In particolare almeno uno di detti satelliti 300 (o preferibilmente ciascuno) può ruotare su se stesso in un senso di rotazione, mentre la rotazione nel senso opposto è bloccata.

In una soluzione alternativa il secondo rotore 3 potrebbe essere una ruota su cui si avvolgono parzialmente i mezzi 4 di trasmissione e priva di satelliti 300.

Oggetto della presente invenzione è inoltre un metodo di variazione del rapporto di trasmissione di un variatore di velocità. Opportunamente tale variatore di velocità presenta una o più delle caratteristiche descritte in precedenza per il variatore 1.

Il variatore 1 comprende una pluralità di elementi 21, 22, 23, 24 girevoli attorno a cui i mezzi 4 flessibili di trasmissione sono destinati ad avvolgersi. Ciascun elemento girevole di detta pluralità è girevole su se stesso secondo un solo senso di rotazione attorno ad un proprio asse 211, 221, 231, 241 di rotazione che a sua volta ruota eccentrico attorno alla prima retta 20; detta pluralità di elementi girevoli comprende il primo e il secondo elemento 21, 22 girevole.

Tale metodo comprende la fase di allontanare o avvicinare radialmente gli elementi girevoli dalla prima retta 20.

Ciò determina temporaneamente:

- una rotazione di almeno uno di detti elementi girevoli su se stesso determinata da una spinta esplicitata dai mezzi 4 di trasmissione;

- una spinta da parte dei mezzi 4 di trasmissione su uno dei restanti elementi girevoli, tale spinta essendo orientata secondo un verso in cui la rotazione su se stesso di quest’ultimo elemento girevole è inibita.

Nel caso in cui il primo rotore 2 sia una sezione trainata, allontanando gli elementi girevoli dalla prima retta 20 si ottiene una riduzione della velocità angolare. Viceversa accade per la sezione motrice.

Ipotizzando che il primo rotore 2 sia trainato dal secondo rotore 3, nella specifica soluzione di figura 1 la fase di allontanare gli elementi girevoli dalla prima retta 20 determina temporaneamente:

- una spinta da parte dei mezzi 4 di trasmissione sull’ultimo elemento girevole che è venuto a contatto con i mezzi 4 di trasmissione; la spinta è orientata secondo un verso in cui la rotazione su se stesso di quest’ultimo elemento girevole è inibita; questo permette la trasmissione al primo rotore 2 del moto proveniente dal secondo rotore 3;

- la rotazione su se stesso di almeno uno dei restanti elementi girevoli determinata dalla spinta indotta dai mezzi 4 di trasmissione; questo permette di recuperare i giochi dei mezzi 4 di trasmissione. Come descritto in precedenza l’elemento girevole potrebbe essere ad esempio una ruota o uno spicchio di ruota; in quest’ultimo caso esso potrebbe ruotare di un certo angolo necessario per recuperare il gioco e successivamente ritornare nella posizione originaria dopo essersi disimpegnato dai mezzi 4 di trasmissione.

Il metodo può inoltre comprendere la fase di avvicinare gli elementi girevoli alla prima retta 20; ipotizzando che il primo rotore sia una sezione trainata nella specifica soluzione di figura 1 la fase di avvicinare gli elementi girevoli alla prima retta 20 determina temporaneamente:

-una spinta da parte dei mezzi 4 di trasmissione sull’elemento girevole più avanzato che è ancora in contatto con i mezzi 4 di trasmissione; tale spinta è orientata secondo un verso in cui la rotazione su se stesso di quest’ultimo elemento girevole è inibita.

-la rotazione su se stesso di almeno uno dei restanti elementi girevoli (attorno al proprio asse di rotazione); ciò è determinato dalla spinta indotta dai mezzi 4 di trasmissione.

Si precisa che gli aggettivi ordinali (primo, secondo, terzo, quarto) nel corso della presente trattazione hanno la sola finalità di distinguere tra loro i rotori o gli assi di rotazione o le rette o gli elementi girevoli o le posizioni e non forniscono indicazioni di carattere temporale, salvo laddove esplicitamente indicato.

L’invenzione così concepita permette di conseguire molteplici vantaggi. In particolare essa permette di mettere a disposizione un variatore di velocità robusto ed efficiente, senza limiti di coppia trasmessa.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, tutti i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Variatore di velocità comprendente: -un primo rotore (2) che può ruotare su se stesso attorno ad una prima retta (20) immaginaria; -un secondo rotore (3) che può ruotare su se stesso attorno ad una seconda retta (30) immaginaria; caratterizzato dal fatto che il primo rotore (2) comprende almeno un primo elemento (21) girevole avente un primo asse (211) di rotazione, detto primo asse (211) di rotazione in una prima modalità operativa ruotando attorno alla prima retta (20); detto variatore comprendendo: -mezzi (4) di trasmissione del moto che collegano il primo elemento (21) girevole e il secondo rotore (3), detti mezzi (4) di trasmissione del moto definendo una struttura anulare flessibile; -mezzi (213) di posizionamento del primo elemento (21) girevole almeno in una prima e in una seconda posizione; nella prima posizione il primo asse (211) di rotazione essendo radialmente più allontanato dalla prima retta (20) rispetto che nella seconda posizione.
2. 2. Variatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il primo elemento (21) girevole può ruotare secondo un primo senso di rotazione attorno al primo asse (211) di rotazione; detto variatore (1) comprendendo mezzi (212) di arresto della rotazione in un secondo senso di rotazione attorno al primo asse (211) di rotazione; detto secondo senso di rotazione essendo opposto al primo senso di rotazione.
3. 3. Variatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il primo rotore (2) comprende: -un secondo elemento (22) girevole avente un secondo asse (221) di rotazione che in una modalità operativa ruota attorno alla prima retta (20); -mezzi (223) di posizionamento del secondo elemento (22) girevole in almeno due posizioni alternative a cui sono associate diverse distanze radiali del secondo asse (221) di rotazione dalla prima retta (20).
4. 4. Variatore secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi (4) di trasmissione del moto comprendono/coincidono con una cinghia liscia o dentata o una catena.
5. 5. Variatore secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (214) di guida del primo elemento (21) girevole tra la prima e la seconda posizione.
6. 6. Variatore secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il primo e il secondo rotore (2, 3) sono rispettivamente una sezione motrice e una sezione condotta.
7. 7. Variatore secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il secondo rotore (3) comprende uno o più satelliti (300) girevoli che interagiscono con i mezzi (4) di trasmissione; detti satelliti (300) girevoli essendo eccentrici rispetto a detta seconda retta (30); detto secondo rotore (3) comprendendo mezzi di regolazione della distanza di detti satelliti dalla seconda retta (30).
8. 8. Metodo di variazione del rapporto di trasmissione di un variatore (1) di velocità secondo la rivendicazione 3, in cui il primo rotore (2) comprende una pluralità di elementi (21, 22, 23, 24) girevoli attorno a cui i mezzi (4) di trasmissione sono destinati ad avvolgersi, ciascun elemento girevole di detta pluralità essendo girevole su se stesso secondo un solo senso di rotazione attorno ad un proprio asse (211, 221, 231, 241) di rotazione che a sua volta ruota eccentrico attorno alla prima retta (20); detta pluralità di elementi (21, 22, 23, 24) girevoli comprendendo il primo e il secondo elemento (21, 22) girevole; detto metodo comprendendo la fase di allontanare e/o avvicinare radialmente gli elementi girevoli rispetto alla prima retta (20), ciò determinando almeno temporaneamente: - una rotazione di almeno uno di detti elementi girevoli su se stesso determinata da una spinta esplicata dai mezzi (4) di trasmissione; -una spinta da parte dei mezzi (4) di trasmissione su uno dei restanti elementi girevoli, tale spinta essendo orientata secondo un verso in cui la rotazione su se stessa di quest’ultimo elemento girevole è inibita.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il primo rotore (2) è trainato dal secondo rotore (3); la fase di allontanare reciprocamente gli elementi girevoli dalla prima retta (20) determinando: - una spinta da parte dei mezzi (4) di trasmissione sull’ultimo elemento girevole che è venuto a contatto con i mezzi (4) di trasmissione, tale spinta essendo orientata secondo un verso in cui la rotazione su se stesso di quest’ultimo elemento girevole è inibita; - la rotazione su se stesso di almeno uno dei restanti elementi girevoli determinata dalla spinta indotta dai mezzi (4) di trasmissione.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il primo rotore (2) è trainato dal secondo rotore (3) e comprende una fase di avvicinare radialmente gli elementi girevoli alla prima retta (20), ciò determinando temporaneamente: -una spinta da parte dei mezzi (4) di trasmissione sull’elemento girevole più avanzato che è ancora in contatto con i mezzi (4) flessibili di trasmissione; tale spinta essendo orientata secondo un verso in cui la rotazione su se stesso di quest’ultimo elemento girevole è inibita; -la rotazione su se stesso di almeno uno dei restanti elementi girevoli determinata dalla spinta indotta dai mezzi (4) di trasmissione.