IT202000014236A1

IT202000014236A1 - Gruppo propulsore compatto per mezzi di trasporto

Info

Publication number: IT202000014236A1
Application number: IT102020000014236A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Bigi
Original assignee: Automac Eng S R L
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-12-15
Also published as: US20230234433A1; EP4164906A1; WO2021255766A1

Description

GRUPPO PROPULSORE COMPATTO PER MEZZI DI TRASPORTO

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo propulsore compatto, ossia ad un complesso di motore endotermico, di cambio di velocit? e relativa trasmissione per l'uso in propulsione su una imbarcazione od alle ruote per un autoveicolo, cos? da ottenere una significativa riduzione del dimensionamento delle parti pur mantenendo una potenza trasmessa pari o superiore ai gruppi di propulsione noti anche con elevata potenza. E' descritto anche il modo di costruzione ed installazione sul veicolo sia esso una automobile anche sportiva o veicolo multi-impiego come i moderni sport utility vehicle od anche una imbarcazione che necessiti di avere potenza elevata nella propulsione mantenendo le dimensioni, i consumi e le masse contenute.

Arte nota

Lo stato della tecnica comprende varie soluzioni costruttive di motori endotermici in cui i cilindri previsti nella realizzazione del motore sono suddivisi su due banchi di cilindri che insistono su un unico albero a gomito. Una soluzione specifica e gi? nota ? quella di suddividere i banchi di cilindri su due alberi motori affiancati e paralleli ed unirli in una trasmissione meccanica prima della frizione e del cambio di velocit? per l'albero in uscita.

Dal documento US 2004/0138023 A1 ? noto realizzare in un unico carter motore due alberi motore e combinare gli alberi in uscita con un collegamento meccanico con una o due catene che rende connessi e rotanti in sincrono i due alberi motore. Nella parte successiva della trasmissione una frizione ed un cambio di velocit? convenzionali sono utilizzati per muovere un veicolo con quattro ruote come un'automobile.

Questo documento anche se propone una realizzazione dei due alberi motore e relativi cilindri in due bancate di cilindri su un unico carter motore, nella trasmissione del moto somma le due coppie e potenze generate da ciascun motore in un unico albero di uscita con la necessit? di realizzare la frizione ed il cambio convenzionale per la potenza e coppia totale generata dalla combinazione suddetta dei due motori endotermici. Cio? se questa realizzazione di unit? propulsiva ? applicata a motori di media potenza, ossia ai veicoli di uso quotidiano in strada, realizza una soluzione soddisfacente, mentre se applicata a motori endotermici ove ciascuno produce anche 700 kW, per i dimensionamenti che sono da dare alla frizione ed alla trasmissione con un sufficiente numero di rapporti, la costruzione risulta ingombrante e di massa eccessiva, dovendo essere dimensionata la frizione e la trasmissione per la potenza totale di 1400 kW.

Infatti, i cambi di velocit? moderni che necessitano anche da 7 a 10 differenti rapporti di velocit? e di frizioni doppie, generalmente coassiali, per la migliore gestione degli inserimenti e cambi di marcia, portano a realizzare frizioni grandi e costose per supportare la potenza e coppia doppia di un singolo motore, cos? anche gli ingranaggi presenti nel cambio di velocit? risultano dimensionati in modo analogo essendo tutta la potenza, somma della potenza istantanea generata dalla coppia di motori, che deve essere trasmessa dalla singola coppia di ingranaggi in presa in quel momento dello specifico rapporto di trasmissione necessario per la guida voluto e selezionato dal conducente.

Inoltre, ? noto dal documento US 2012/190492 A1 la disposizione di motori di trasmissione con due unit? di trasmissione che sono azionabili indipendentemente l'una dall'altra e includono alberi di trasmissione disposti nella direzione longitudinale del veicolo, e con due unit? di trasmissione, una rispettiva delle unit? di trasmissione che forma un treno di trasmissione parziale con un motore di trasmissione ed un rispettivo dispositivo di frizione disposto tra i motori di trasmissione e le unit? di trasmissione all'interno dei treni di trasmissione parziali. I dispositivi di innesto, con frizione, dei due treni di trasmissione parziali sono disposti in modo da essere sfalsati l'uno rispetto all'altro nella direzione longitudinale del veicolo per poter essere disposti con sovrapposizione nella direzione trasversale del veicolo.

Con l'impostazione della combinazione nel documento suddetto dei due motori endotermici, peraltro previsti dal documento come motori per veicoli con disposizione longitudinale, rimane insoluto il modo di gestione della trasmissione della coppia e della potenza con una modulazione maggiore, cio? molto varia e tipica dei mezzi indicati, come auto sportive, veicoli multi-impiego o sport utility vehicle od anche imbarcazioni che necessitino di avere potenza elevata nella propulsione, ma richiedano anche una modulazione della coppia e della potenza non sempre massima, ma funzione dei regimi di movimento terrestre o nautico richiesti dal mezzo. In quanto la ristrettezza dello spazio tra le ruote anteriori non consente la disposizione di motorizzazioni di adeguata potenza di quelle indicate pi? sopra.

Peraltro, ? un noto problema tecnico, pi? volte affrontato dai costruttori e risolto in modi differenti, di realizzare una unit? propulsiva per il mezzo che si intende motorizzare e che, per la filosofia di costruzione, se deve possedere prestazioni in coppia, potenza, velocit?, ripresa e simili mai prima raggiunte, risulta imperativo ridurre al valore minimo possibile la massa del veicolo o mezzo natante interessato. Questo limite di massa, come noto, interessa in modo particolare il dimensionamento della unit? di propulsionetrasmissione adottata per il detto mezzo, essendone un valore rilevante nella massa totale del mezzo, coinvolgendo e limitando il pi? possibile gli ingombri e le masse di essa unit? o gruppo di propulsione-trasmissione.

Inoltre, rimane anche insoluto la completa versatilit? della trasmissione in servizio alla motorizzazione quando essa sia orientata al risparmio energetico sia con l'utilizzo di motori di ridotte dimensioni sia con l'utilizzo di soluzioni di motorizzazione ibride in cui il motore elettrico oltre che da propulsore possa operare come generatore nelle fasi di rallentamento e/o frenatura del veicolo su cui il gruppo propulsore ? montato.

Infine, la associazione delle soluzioni note con il detto limite tecnico legato alle dimensioni ed alla massa del gruppo motore endotermico di propulsione, nonch? della relativa trasmissione, lascia irrisolta la risposta sul come combinare le parti del gruppo motore endotermico/elettrico e trasmissione per rispondere alle molteplici esigenze di limitazione suddette quando si voglia realizzare un mezzo: natante o veicolo terrestre, che superi i limiti ora noti nella concentrazione della potenza e coppia, ma mantenga pur sempre una modulazione d'impiego della coppia e potenza generata che possa rispondere a tutte le esigenze che i detti mezzi usuali o con prestazioni elevate richiedono; infine, non da ultimo anche coinvolgendo una trasmissione del moto con generazione ibrida della rotazione cio? da motore endotermico e da motore/generatore elettrico.

Tale stato della tecnica ? suscettibile di notevoli perfezionamenti con riguardo alla possibilit? di realizzare un gruppo propulsore compatto, che superi gli inconvenienti e le limitazioni suddette riscontrate nella tecnica nota e che realizzi un pi? economico e funzionale gruppo propulsore per un mezzo natante o veicolo terrestre che renda possibile altissime prestazioni, realizzando un risparmio sui costi di costruzione ed attuazione di quanto attualmente conosciuto anche se il mezzo realizzato possa mostrare prestazioni in coppia, potenza, velocit? e ripresa non prima raggiunti da un analogo mezzo sia esso natante o veicolo terrestre.

Il problema tecnico, quindi, che sta alla base della presente invenzione ? quello di realizzare un gruppo propulsore compatto che oltre a realizzare la combinazione di soluzioni variamente applicate nella tecnica realizzi anche una maggiore integrazione e partecipazione delle parti ai vantaggi costruttivi e di impiego, nonch? di uso e di manutenzione del gruppo propulsore realizzato.

Uno scopo insito nel problema tecnico precedente ? quello di realizzare un gruppo propulsore con motore endotermico che mantenendo un ingombro assai contenuto possa sviluppare potenze e coppie molto elevate; inoltre anche la trasmissione della potenza e della coppia realizzata dal gruppo motore endotermico risulti di ingombro contenuto ed in grado di trasmettere tutta la potenza e coppia generata per il movimento del mezzo su cui ? installato.

Un corollario al problema tecnico esposto riguarda la possibilit? di rendere versatile e modulabile la potenza e coppia erogate in funzione delle richieste di moto del mezzo su cui il gruppo propulsore con motore endotermico e trasmissione ? montato con differente potenza dei due motori endotermici accoppiati dalla trasmissione nel gruppo propulsore compatto.

Un ulteriore aspetto del problema tecnico riguarda la versatilit? che il gruppo propulsore compatto possa utilizzare contemporaneamente sia un motore endotermico sia un motore/generatore elettrico mantenendo pur sempre la versatilit? di impiego di ciascun tipo di motore impiegato nelle fasi di funzionamento del veicolo da trasporto.

Infine, una ulteriore parte del problema tecnico pi? sopra esposto riguarda la realizzazione di un autoveicolo sportivo con prestazioni estreme, ma che risulti di minimo ingombro, massa ridotta ed abitabilit? interna molto grande e non prima realizzata negli autoveicoli con prestazioni estreme noti nella tecnica.

Sommario dell'invenzione

Questo problema tecnico ? risolto, secondo la presente invenzione, da un gruppo propulsore compatto, comprendente un primo motore ed un secondo motore e mezzi per connettere a rotazione detti motori ad un albero di uscita comune; i motori presentano alberi motori con assi paralleli tra loro; mezzi di connessione tra detti alberi motore ed un albero di uscita, inoltre, comprendono primi mezzi di accoppiamento su detto primo albero motore per collegare detto primo albero motore all'albero di uscita, e secondi mezzi di accoppiamento per collegare detto secondo albero motore a detto albero di uscita; l'erogazione della coppia di rotazione e della potenza ? controllata con la regolazione di ciascun motore e dei detti mezzi di accoppiamento, essendo adattati per connettere/disconnettere selettivamente detti alberi motore da detto albero di uscita; caratterizzato in ci? che presenta i mezzi per connettere la rotazione dei due motori, sinistro e destro, all'albero d'uscita comprendono un gruppo frizione ed un cambio di velocit?; il gruppo frizione ? dotato di una frizione singola per albero motore che connette o disconnette a rotazione il rispettivo albero motore con un albero corrispondente in entrata e di trasmissione interno al cambio di velocit?; l'albero di uscita comune, della rotazione dal gruppo propulsore compatto, ruota ricevendo il moto tramite coppie di ingranaggi presenti rispettivamente su un detto albero di trasmissione, interno al cambio di velocit?, e sull'albero di uscita, con l'inserzione o disinserzione selettiva di esse frizioni e, in dipendenza del regime di rotazione, di innesti di accoppiamento di detti ingranaggi presenti sugli alberi di trasmissione ed almeno un innesto di accoppiamento sull'albero di uscita presente sul detto albero d'uscita; un albero di inversione della rotazione ? presente tra uno degli alberi di trasmissione, per l'inversione della rotazione, e l'albero di uscita comune o sull'albero di uscita della rotazione per la specifica conformazione realizzata del gruppo propulsore compatto per veicolo terrestre o per natante.

Inoltre, una forma specifica di realizzazione il gruppo propulsore compatto presenta sia il primo motore sia il secondo motore sono pluricilindrici e realizzati su un unico carter motore.

Pi? ancora, una ulteriore forma perfezionata entrambi i motori sono pluricilindrici con la suddivisione dei cilindri in due file di cilindri e disposizione a ?V?.

In una specifica e preferita forma d'applicazione la disposizione degli alberi motore dei due motori, primo e secondo, individua un piano, unitamente alle frizioni del gruppo frizioni ed agli alberi di trasmissione interni al cambio di velocit? cio? degli assi dei gruppi di sinistra e di destra, non contenente l'asse dell'albero di uscita, che rimane ad esso piano parallelo ma non complanare.

In una variante costruttiva i detti alberi di trasmissione interni al cambio di velocit?, sinistro e destro, presentano un rispettivo interasse con l'albero di uscita del moto rotatorio dal cambio di velocit? di valore diverso.

Inoltre, in una preferita forma costruttiva del gruppo propulsore compatto, nel cambio di velocit? almeno una coppia di ingranaggi tra ciascuno dei due alberi di trasmissione interni, sinistro e destro, e l'albero di uscita ingranano entrambi su un unico ingranaggio posto sull'albero di uscita, indifferentemente essi alberi di trasmissione interni presentino un proprio rapporto di trasmissione uguale o diverso.

Pi? ancora, in una vantaggiosa forma costruttiva di autoveicolo il gruppo propulsore compatto presenta i rapporti di trasmissione tra gli ingranaggi calettati, su un rispettivo albero di trasmissione interno, presentano valore diverso e scalato in successione alternata tra loro se ingrananti dall'albero di trasmissione interno sinistro o dall'albero di trasmissione interno destro, verso l'albero di uscita del moto rotatorio dal cambio di velocit?.

In una variante di forma costruttiva dell'autoveicolo sono presenti ed ingrananti coppie di ingranaggi tra gli alberi di trasmissione interni al cambio di velocit? e l'albero di uscita ed in cui la coppia di ingranaggi della marcia pi? alta, di ciascun albero di trasmissione, presenta un rapporto di rotazione di ugual valore da ciascun albero di trasmissione interno verso l'albero di uscita per realizzare il rapporto di trasmissione con la marcia pi? alta. Inoltre, in una ulteriore variante costruttiva dell'autoveicolo la trasmissione del moto di rotazione alle ruote avviene anche mediante la trasmissione alle altre ruote motrici, di un veicolo a quattro ruote motrici, con un albero di trasmissione al secondo asse che ingrana con l'albero di uscita dal cambio di velocit?.

Infine, in una vantaggiosa forma di realizzazione di imbarcazione ad elevate prestazioni ? installato almeno un gruppo propulsore compatto in cui l'albero di inversione alla rotazione ingrana tra l'albero di uscita dal cambio di velocit? ed un albero di connessione alla linea d'asse con l'elica del gruppo propulsore compatto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione, nella realizzazione di un gruppo propulsore compatto, risulteranno dalla descrizione, fatta di seguito, di esempi di realizzazione di forma costruttiva di esso gruppo propulsore compatto, come illustrato pi? sopra dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento alle quindici tavole di disegno allegate.

Breve descrizione dei disegni

La Figura 1 rappresenta uno schema degli organi del gruppo propulsore compatto secondo l'invenzione nel caso di applicazione ad un autoveicolo; in esso sono rappresentate le connessioni funzionali di rotazione tra il motore endotermico a due alberi separati e rotanti indipendentemente, la frizione di ciascun albero motore per la connessione con un rispettivo albero d'ingresso nella trasmissione, il cambio di velocit? ad alberi paralleli a valle della frizione, un terzo albero di uscita della coppia e potenza trasmessa ed ? anche raffigurato un differenziale, usuale a coppie coniche, per la connessione del terzo albero ad un asse di trazione dell'autoveicolo;

Figura 2 rappresenta una vista schematica prospettica della trasmissione e degli alberi di entrata ed uscita da essa della soluzione costruttiva di Figura 1 priva del motore endotermico sui due alberi indipendenti; in questo caso il differenziale ? mostrato in modo parziale ad evidenziare i due alberi d'ingresso nella trasmissione tra loro indipendenti ciascuno dal rispettivo motore ed il terzo albero di uscita del moto rotatorio dalla trasmissione; nel caso il terzo albero ? dotato anche alla motorizzazione ad un ulteriore asse di trazione dell'autoveicolo;

Figura 3 rappresenta una vista schematica prospettica e semplificata per i motori delle componenti del gruppo motore endotermico compatto con anche la trasmissione ed il cambio di velocit?; nello schema ? visibile la presa della possibile trasmissione a due assi entrambi motori in posizione anteriore e posteriore al gruppo propulsore compatto; in questa Figura non ? presente un differenziale, pertanto questa forma costruttiva pu? essere utilizzata come gruppo propulsore compatto in un autoveicolo con uno o due differenziale/i esterno/i al gruppo propulsore compatto;

Figura 4 rappresenta una vista schematica in pianta della trasmissione del moto rotatorio dalle frizioni alle coppie di ingranaggi del cambio di velocit? ed al differenziale per l'asse di trazione di un autoveicolo cio? la pianta della trasmissione di Figura 2;

Figura 5 rappresenta un diagramma schematico di velocit? di rotazione tra il regime dei motori rispetto alla possibile velocit? di un autoveicolo su cui il gruppo propulsore compatto sia montato, con rappresentato le linee indicanti il rapporto di velocit? tra la rotazione del singolo motore e velocit? del veicolo sul terreno; solo all'undecimo rapporto si avr? la stessa velocit? di rotazione dei due motori che trasmettono con coppie d'ingranaggi con medesimo rapporto sul terzo albero di uscita del moto dal cambio di velocit?;

Figura 6 rappresenta una vista schematica assiale degli alberi in entrata sinistro e destro e del terzo albero di uscita in modo da apprezzare la disposizione spaziale e la differenza tra gli interassi delle coppie di ingranaggi che ingranano tra l'albero di trasmissione sinistro e l'albero di uscita trasmissione, nonch? tra l'albero di trasmissione destro e l'albero di uscita trasmissione;

Figura 7 rappresenta una vista schematica del gruppo propulsore compatto in direzione parallela agli assi degli alberi della trasmissione vista dal lato della trasmissione;

Figura 8 rappresenta una sezione schematica su una coppia di cilindri a V dei due motori realizzati nel singolo carter motore e su due alberi motore separati, paralleli ed allineati, rotanti indipendentemente e connessi con una rispettiva frizione all'albero di ingresso nel cambio di velocit?;

Figura 9 rappresenta una sezione schematica analoga a Figura 8 ma con rappresentate due coppie di ingranaggi del cambio di velocit? per mostrare la compattezza della trasmissione realizzata in associazione al gruppo propulsore compatto con due motori nello stesso carter motore ed il cambio di velocit? immediatamente a valle delle frizioni di ciascun albero motore;

Figura 10 rappresenta una vista schematica prospettica di un gruppo propulsore compatto secondo l'invenzione dotato di trasmissione con cambio di velocit? ad undici rapporti per la trasmissione su un asse di autoveicolo;

Figure 11, 12 e 13 rappresentano una vista schematica in pianta della trasmissione del moto rotatorio in entrata da uno dei due motori, cio? attraverso la chiusura della rispettiva frizione nelle Figure 11 e 12, mentre la Figura 13 mostra la trasmissione del moto rotatorio in entrata da entrambi gli alberi di entrata nella trasmissione a valle delle rispettive frizioni di ciascun motore, chiuse entrambe, e la somma dei moti sul terzo albero con l'uscita del moto verso il differenziale e le ruote dell'asse di trazione dell'autoveicolo connesso al differenziale;

Figura 14 rappresenta uno schema degli organi del gruppo propulsore compatto secondo una ulteriore forma costruttiva di trasmissione dell'invenzione; in esso la trasmissione del moto dai due alberi separati e rotanti indipendentemente viene connessa a piacimento con il terzo albero anche solo attraverso un rapporto presente sull'albero d'ingresso opposto rispetto all'albero del motore endotermico attivo;

Figura 15 rappresenta una vista schematica in pianta della trasmissione del moto rotatorio dalle frizioni alle coppie di ingranaggi del cambio di velocit? ed al differenziale per l'asse di trazione di un autoveicolo cio? la pianta della sola trasmissione di Figura 14;

Figure 16 e 17 rappresentano una vista schematica in pianta della trasmissione del moto rotatorio in entrata da uno dei due motori, cio? attraverso la chiusura della rispettiva frizione di Figura 14, destra Figura 16 e sinistra Figura 17, cio? che mostrano ciascuna la trasmissione del moto rotatorio in entrata da uno degli alberi di entrata nella trasmissione, il trasferimento del moto rotatorio da un albero di ingresso, attraverso la doppia coppia di ingranaggi libera di ruotare sull'albero di uscita fino a porre in rotazione l'altro albero di ingresso opposto; questo albero d'ingresso opposto con una propria coppia di ingranaggi di trasmissione pone infine in rotazione l'albero di uscita; le due Figure mostrano il percorso del moto rotatorio sfruttando il rapporto di trasmissione sull'albero di ingresso opposto;

Figura 18 rappresenta una vista schematica in pianta della trasmissione del moto rotatorio, in una terza forma costruttiva dell'invenzione, dalle frizioni alle coppie di ingranaggi del cambio di velocit? ed al differenziale per l'asse di trazione di un autoveicolo cio? la pianta della sola trasmissione simile alla Figura 15 in cui ? inserito un innesto tra un albero di entrata ed il corrispondente albero di trasmissione in serie alla relativa frizione;

Figura 19 rappresenta una vista schematica in pianta della trasmissione del moto rotatorio, in una quarta forma costruttiva dell'invenzione, dalle frizioni alle coppie di ingranaggi del cambio di velocit? ed al differenziale per l'asse di trazione di un autoveicolo cio? la pianta della sola trasmissione simile alla Figura 15 in cui ? inserito un innesto tra ciascun albero di entrata ed il corrispondente albero di trasmissione in serie alla relativa frizione;

Figura 20 rappresenta una vista schematica prospettica e semplificata per i motori e la trasmissione ed il cambio di velocit? nello schema della pianta di Figura 18;

Figura 21 rappresenta una vista schematica prospettica e semplificata per i motori e la trasmissione ed il cambio di velocit? nello schema della pianta di Figura 18, analoga alla Figura 20 ma con il gruppo propulsore compatto composto da motori endotermici a quattro cilindri in linea;

Figura 22 rappresenta una vista schematica di fianco di una realizzazione di autoveicolo ad altissime prestazioni dotato di un gruppo motore e trasmissione a dodici cilindri a V di tipo noto ed usuale nella tecnica;

Figura 23 rappresenta una vista schematica di fianco di una realizzazione di autoveicolo ad altissime prestazioni dotato di un gruppo motore e trasmissione nella medesima potenza e per il medesimo impiego dell'autoveicolo di Figura 22, qui dotato del gruppo propulsore compatto di Figura 10;

Figura 24 rappresenta una vista schematica di fianco di una realizzazione di autoveicolo come Figura 23, qui dotato della motorizzazione anche dell'asse anteriore dell'autoveicolo;

Figura 25 rappresenta una vista schematica di fianco di una realizzazione di autoveicolo come Figura 23, qui dotato di una differente disposizione tra cambio di velocit? e differenziale su di un asse dell'autoveicolo da parti opposte del carter motore del gruppo propulsore compatto.

Figura 26 rappresenta una vista schematica di fianco di una realizzazione di autoveicolo del tipo monovolume con trasmissione alle quattro ruote motrici e dotato di un gruppo motore e trasmissione secondo una delle forme costruttive suddette, qui dotato del gruppo propulsore compatto alloggiato anteriormente;

Figura 27 rappresenta una vista schematica di fianco di una realizzazione di autoveicolo per alte prestazioni con trasmissione alle quattro ruote motrici e dotato di un gruppo motore e trasmissione secondo una delle forme costruttive di elevata potenza suddette, qui dotato del gruppo propulsore compatto alloggiato anteriormente;

Figura 28 rappresenta lo schema degli organi del gruppo propulsore compatto secondo la quarta forma costruttiva di trasmissione dell'invenzione di Figura 19 abbinata ad un gruppo propulsore compatto con due alberi motore e sei cilindri a V ciascuno;

Figura 29 rappresenta lo schema degli organi del gruppo propulsore compatto secondo la quarta forma costruttiva di trasmissione dell'invenzione di Figura 19 abbinata ad un gruppo propulsore compatto con un albero motore e sei cilindri a V ed un motore elettrico in abbinamento al motore endotermico;

Figura 30 rappresenta lo schema degli organi del gruppo propulsore compatto secondo la quarta forma costruttiva di trasmissione dell'invenzione di Figura 19 abbinata ad un gruppo propulsore compatto con un albero motore e sei cilindri a V ed un motore endotermico con quattro cilindri in linea sul secondo albero motore;

Figura 31 rappresenta lo schema degli organi del gruppo propulsore compatto secondo la terza forma costruttiva di trasmissione dell'invenzione di Figura 18 abbinata ad un gruppo propulsore compatto con due alberi motore e quattro cilindri in linea ciascuno;

Figura 32 rappresenta lo schema degli organi del gruppo propulsore compatto secondo la quarta forma costruttiva di trasmissione dell'invenzione di Figura 19 abbinata ad un gruppo propulsore compatto con un albero motore e quattro cilindri in linea ed un motore elettrico in abbinamento al motore endotermico;

Figure 33 e 34 rappresentano una vista schematica prospettica, rispettivamente da sopra e da sotto, di una trasmissione di gruppo propulsore compatto per imbarcazione; la presenza di entrambi gli alberi di entrata con le rispettive frizioni singole per ciascun motore del gruppo propulsore ? associata ad ingranaggi montati sui due alberi della trasmissione ed in uscita su un terzo albero, come realizzato per la trasmissione di un autoveicolo; ? presente anche l'inversore di rotazione dell'elica tra il terzo albero della trasmissione e l'albero connesso all'elica;

Figura 35 rappresenta un diagramma schematico del rapporto di funzionamento del gruppo propulsore su una imbarcazione con la relazione tra numero di giri, coppia sviluppata e potenza generata, nonch? con consumo specifico calcolato in ragione della energia sviluppata nella propulsione;

Figura 36 rappresenta una vista schematica in pianta del pozzetto motore di una imbarcazione con motorizzazione ad elevata potenza e realizzata con due gruppi motopropulsori con motori endotermici ad alberi rotanti alloggiati nello stesso carter motore, analogo al gruppo motore di Figura 10, qui dotato della trasmissione per il gruppo motore di Figure 33 e 34, che realizza un notevole risparmio degli ingombri a bordo dell'imbarcazione;

Figura 37 rappresenta una vista schematica in pianta del pozzetto motore di una imbarcazione con motorizzazione ad elevata potenza e con un solo gruppo motopropulsore con motori endotermici ad alberi rotanti alloggiati nello stesso carter motore, analogo ai gruppi motori di Figura 36;

Figure 38 e 39 rappresentano un confronto schematico in una medesima imbarcazione della motorizzazione di tipo noto nella tecnica, Figura 38 con due motori ad alte prestazioni posti in tandem su un accoppiatore sull'albero dell'elica; mentre in Figura 38 ? raffigurata in modo schematico l'ingombro dei gruppi motopropulsori compatti, comprendenti anche la trasmissione e l'inversore di rotazione di Figura 33, con potenza simile alla potenza sviluppata dai motori ad alte prestazioni in tandem di Figura 39.

Descrizione dettagliata di alcune forme costruttive illustrate. Nelle Figure da 1 a 13 ? visibile un gruppo propulsore compatto 1 complessivamente inteso, in una prima forma costruttiva, in cui sono presenti un gruppo motore 2 ed un gruppo trasmissione 3 connessi con un gruppo frizioni 4; con 5 un differenziale per la connessione della trasmissione ad un asse motore 6 di un autoveicolo su cui il gruppo propulsore compatto 1 ? montato. Il gruppo motore 2 ? formato da due motori 7 ed 8 con MS, l'albero motore sinistro, ed MD, l'albero motore destro, che presentano vantaggiosamente l'architettura a V a bancate di tre cilindri 9 ciascuna; ogni motore presenta un albero in entrata al gruppo frizioni 4, ES, il sinistro, ed ED, il destro, che terminano nella rispettiva frizione, con FS, la sinistra, ed FD, la destra; la connessione delle frizioni avviene con un rispettivo albero sinistro TS o destro TD in ingresso della trasmissione entro il cambio di velocit? 10; il cambio di velocit? comprende coppie di ruote per definire almeno cinque rapporti di trasmissione tra ciascun albero in entrata TS o TD tra i detti alberi ed un albero di uscita 11 della trasmissione mediante innesti frontali 12 sia sugli alberi in entrata sia sull'albero d'uscita. Tra l'albero TD d'entrata destro e l'albero d'uscita 11 ? presente un ingranaggio con contralbero intermedio 13 per la connessione di retromarcia RM. Inoltre, ? possibile rilevare la presenza del rapporto di prima marcia I che ? differente se il moto proviene dall'albero TS di sinistra con l'ingranaggio di connessione sinistra di prima marcia Is oppure dall'albero TD con l'ingranaggio di connessione destra di prima marcia Id.

infine, ? visibile la connessione degli ingranaggi della marcia X pi? lunga, in cui entrambi gli alberi d'entrata TS e TD trasmettono il moto all'albero d'uscita 11 della trasmissione col medesimo rapporto, quindi, i due motori 7 ed 8 possono ruotare entrambi al medesimo numero di giri solo con la trasmissione impostata sul di essa marcia.

Nelle Figure 2-4, 6, ed 11-13 ? visibile, inoltre, un albero 14 di trasmissione del moto ad una secondo asse motore dell'autoveicolo per realizzare la trazione integrale sulle quattro ruote di un veicolo a trazione integrale. Cos? nelle Figure 4 e 6 si nota la disposizione tra gli alberi della trasmissione in entrata sinistro TS e destro TD rispetto all'albero in uscita 11 realizzata con differenza di interasse Ns, interasse tra albero di sinistra ed albero di uscita 11, ed Nd, interasse tra albero di destra ed albero di uscita 11, che consente la realizzazione di rapporti di trasmissione differenti, ? visibile impercettibilmente nella Figura 4 ma si nota molto meglio nella Figura 6. Peraltro, la differenza di interasse favorisce la realizzazione non complanare tra i tre alberi del cambio di velocit?; infatti, gli alberi di trasmissione TS e TD, sinistro e destro, sono posti ad un diverso livello dell'albero di uscita 11 e conseguentemente dall'albero di trasmissione al secondo asse 14, come visibile in Figura 6. I rapporti di trasmissione sono realizzati con valore scalare intercalato tra i rotismi che trasmettono il moto tra l'albero di sinistra TS e l'albero d'uscita 11 rispetto ai rotismi che trasmettono il moto tra l'albero di destra TD e l'albero d'uscita 11.

Nelle Figure 7, 8, 9 e 10 viene raffigurato il gruppo propulsore compatto in cui si vede la distribuzione dei cilindri del motore di sinistra 7 e di destra 8 e dei due assi di sinistra 17 e di destra 18 che determinano la geometria sia del gruppo motore 2, con i due alberi motore MS di sinistra ed MD di destra, sia del gruppo trasmissione 3 con i due alberi di trasmissione sinistro TS e destro TD, nonch? la realizzazione compatta del cambio con l'albero d'uscita 11, interposto tra ed a diverso livello planare rispetto ai due alberi di trasmissione TS, sinistro, e TD destro.

Per comprendere il funzionamento, nelle Figure 11-13, sono evidenziati i tre modi di trasmissione del moto che sono possibili con questo gruppo di trasmissione di prima forma costruttiva. Nella Figura 11 ? rappresentata la rotazione RS del motore di sinistra 7 che entra nella frizione FS e, mediante l'albero di trasmissione sinistro, pone in rotazione l'albero di uscita della trasmissione 11 con l'inserzione dell'innesto frontale 12s sull'albero TS e del corrispondente innesto frontale 11p sull'albero di uscita della trasmissione 11; la rotazione RUs dell'albero di uscita 11 viene cos? trasmessa al differenziale 5 ed, eventualmente, all'albero 14 di trasmissione su un secondo asse motore. Ovviamente, la frizione FS deve essere chiusa e la frizione FD mantenuta aperta, cos? il motore di destra 8 pu? essere mantenuto libero di ruotare al minimo od anche spento. Analogamente avviene se il moto di rotazione in uscita RUd proviene solo dal motore di destra 8, illustrato in Figura 12, la rotazione RD entra nella frizione FD e mediante l'albero di trasmissione destro pone in rotazione l'albero di uscita della trasmissione 11 con l'inserzione dell'innesto frontale 12d sull'albero TD e del corrispondente innesto frontale 11a sull'albero di uscita della trasmissione 11. In questo modo di funzionamento la frizione FD deve essere chiusa e la frizione FS mantenuta aperta, cos? il motore di sinistra 7 pu? essere mantenuto libero di ruotare al minimo od anche spento.

Inoltre, nella Figura 13, ? mostrata la somma del moto di rotazione che viene impresso da ciascuno dei due motori indipendentemente l'uno dall'altro quando connessi entrambi con la chiusura delle rispettive frizioni FS ed FD. Ciascun motore 7 ed 8 ruota al proprio regime di rotazione con la rispettiva rotazione RS ed RD che entrano nella trasmissione 3 attraverso le frizioni FS ed FD e gli alberi di trasmissione sinistro TS e destro TD. In questo modo di funzionamento gli innesti 12s e 12d sono entrambi inseriti sui rispettivi alberi di trasmissione TS e TD, cos? come gli innesti 11p ed 11a sono entrambi inseriti sull'albero di uscita trasmissione 11, cos? la rotazione in uscita RU risulta la somma delle coppie e potenze sviluppate dalla rotazione RS del motore sinistro 7 e dalla rotazione RD del motore destro 8. Ovviamente le coppie sono sommate in base allo specifico rapporto degli ingranaggi che sono accoppiati ed inseriti nella rotazione dagli innesti suddetti: 12s e 11p per la rotazione RS, che diventa la rotazione RUs, nonch? 12d e 11a per la rotazione RD che viene modificata in RUd dal rapporto degli ingranaggi inseriti prima della somma con essa nella rotazione risultante in uscita RU. Cio? le coppie prodotte dalla rotazione dei motori si sommano, come le potenze sviluppate, ma ciascun motore ruota al suo specifico regime di rotazione che ? differente in base alla unica ed effettiva velocit? del veicolo che si muove per la spinta del gruppo propulsore compatto con gli specifici rapporti di trasmissione differenti realizzati tramite il cambio di velocit? compatto qui descritto.

Come descritto precedentemente, e riassunto dal diagramma di Figura 5, con l'inserzione dei rapporti di velocit? intermedi dalla prima alla nona marcia i due motori non possono girare al medesimo regime di rotazione, ma questo non risulta un problema in quanto i motori sono controllati da una centralina elettronica, non raffigurata, indipendentemente l'uno dall'altro in base alla richiesta del pilota del moto che desidera imprimere al mezzo, sia esso un autoveicolo od anche imbarcazione. Pertanto solo nella marcia pi? lunga X i due motori, come descritto per la Figura 1, potranno ruotare alla medesima velocit? di rotazione in quanto connessi con un rapporto di trasmissione identico X sull'albero di uscita 11.

Occorre notare che, nel caso di gruppo propulsore compatto per imbarcazione, il numero delle marce del cambio di velocit? compatto come descritto ? in numero minore, cio? due rapporti pi? l'inversore di rotazione, questo a seguito del modo differente di trasmettere il moto dell'elica all'acqua in confronto del modo di contatto delle ruote di un veicolo sul terreno.

Peraltro, risulta chiaro che in ogni momento di funzionamento della trasmissione i motori possono non collaborare, uno dei due ? spento, oppure sta effettuando un cambio di rapporto di trasmissione cio? la corrispondente frizione ? aperta, od anche possono collaborare contribuendo al moto del mezzo ciascuno con il rapporto di trasmissione inserito, ma ottenendo sull'albero di uscita 11 la somma della potenza e della coppia da ciascuno di essi generata. Visto il vantaggio di dimensionare tutto il gruppo motore, il gruppo frizioni e gli ingranaggi della trasmissione sugli alberi di trasmissione sinistro TS e destro TD, cio? dimensionando le dentature di essi per la sola coppie e potenza generata da un singolo motore sinistro 7 o destro 8. Corrispondentemente anche l'ingranaggio sull'albero in uscita della trasmissione viene dimensionato per la singola potenza e coppia trasmessa da ciascun motore. Solo l'albero in uscita in se deve essere dimensionato per la potenza e coppia somma delle potenze e coppie generate e sommate in esso albero d'uscita 11 della trasmissione, cos? da utilizzare tutta la coppia e potenza generata dal gruppo propulsore compatto nella trasmissione per generare il moto desiderato del mezzo.

Infatti, se ? palese che gli ingranaggi montati sugli alberi di trasmissione sinistro TS e destro TD possono essere dimensionati alla potenza e coppia del singolo motore in quanto ciascuno apporta alla trasmissione la potenza e coppia del motore connesso, occorre notare che gli ingranaggi che ricevono il moto sull'albero in uscita della trasmissione 11 presentano un ingranamento che ? sempre singolo con un ruota ingranante dell'albero di trasmissione sinistro o destro, tutt'al pi? si manifesta un doppio ingranamento sulla medesima ruota, presente sull'albero di uscita della trasmissione 11, quando il moto di rotazione RS ed RD insista sulla medesima ruota anche se con rapporti diversi di trasmissione di Figura 1. Anche in questo caso la pressione tra i denti degli ingranaggi nell'ingranamento ? sempre limitata alla singola coppia e potenza di uno dei due motori; solo la sollecitazione del dente avviene due volte ad ogni giro della ruota dentata, cio? la frequenza di sollecitazione diventa doppia, senza diminuire significativamente la capacit? di resistenza del dente sollecitato dal doppio ingranamento ad ogni giro.

Il diagramma di Figura 5 mostra la variazione dei regimi di rotazione dei motori al variare della velocit? ma alla potenza massima e massima rotazione di essi; esso ? realizzato con le rette dei rapporti di velocit? previsti sulle coppie di ingranaggi sempre in presa tra gli alberi di trasmissione sinistro TS e destro TD e l'albero di uscita della trasmissione 11, con il cambio di marcia alla velocit? limite di rotazione di ciascun motore 7, per gli ingranaggi dall'albero sinistro TS, o dal motore 8, per gli ingranaggi dall'albero destro TD. Occorre notare nel diagramma che la combinazione degli inserimenti degli innesti frontali 12 sugli alberi di trasmissione sinistro e destro combinati con gli inserimenti degli innesti frontali 12 sull'albero in uscita della trasmissione 11 possono generare sei rapporti 1s, 2s, 3s, 4s, 5s e 6s nella trasmissione del moto rotatorio RS dall'albero trasmissione sinistro TS e, corrispondentemente, cinque rapporti 1d, 2d, 3d, 4d e 5d nella trasmissione del moto rotatorio RD dall'albero trasmissione destro TD. La combinazione della trasmissione del moto rotatorio dai due alberi sinistro e destro verso l'albero in uscita della trasmissione 11 viene convenientemente sfruttata se i rapporti sono simili, cio? se le differenze di demoltiplica della velocit? di rotazione tra il moto rotatorio RS ed RD sono minime, anche se nulla vieta di combinare regimi di funzionamento dei rispettivi motori sinistro 7 e destro 8 ad essere anche molto diversi con rapporti inseriti non simili. In conseguenza di queste molto numerose combinazioni possibili nell'inserimento dei rapporti di velocit? tra i due alberi di trasmissione sinistro TS e destro TD verso l'albero in uscita della trasmissione 11, la massima coppia e la massima potenza possono essere modulate a piacimento ed in funzione della volont? del pilota del mezzo su cui il gruppo propulsore compatto ? montato.

Infine, la trasmissione 3 cos? realizzata, anche se solo in questa prima forma costruttiva, permette, oltre alla somma della potenza e della coppia dei singoli motori del gruppo motore 2, anche il funzionamento di un solo motore sinistro 7 o destro 8 e l'utilizzo del gruppo propulsore compatto con un livello di coppia e potenza limitato alla coppia e potenza, ovviamente minore del totale, sviluppato dal motore sinistro 7 o dal motore destro 8. Ovviamente con un solo motore funzionante si potr? avere un numero limitato di rapporti di trasmissione: sei per il motore sinistro e cinque per il motore destro; peraltro, un mezzo dotato del gruppo propulsore compatto qui descritto potr? effettuare una retromarcia, se veicolo terrestre, o ruotare l'elica in senso contrario, se imbarcazione, solo con il motore destro dotato del contralbero intermedio di retromarcia 13.

Una soluzione costruttiva con maggiore versatilit? ? raffigurata nelle Figure da 14 a 21 in cui la connessione del motore endotermico sinistro o destro e del rapporto di trasmissione impostato non risulta limitato come la soluzione costruttiva precedente; qui le parti costituenti e con medesima funzione sono richiamate con identici riferimenti. Infatti, in Figure 14 e 15, nello schema della trasmissione del gruppo propulsore compatto, di Figura 1, ? inserita una coppia di ingranaggi Xc che, oltre a consentire la corrispondenza di rotazione allo stesso regime degli alberi TS e TD nella marcia pi? lunga, essendo la coppia d'ingranaggi libera di ruotare sull'albero di uscita 11 della trasmissione, permette la connessione continua tra l'albero di trasmissione sinistro TS e l'albero di trasmissione destro TD, se contemporaneamente vi ? l'inserzione dei corrispondenti innesti frontali 12s e 12d sui rispettivi alberi, sinistro e destro. Cio? solo con l'inserimento dell'innesto frontale centrale 11c ed ovviamente l'inserzione di entrambi gli innesti frontali 12 sui rispettivi alberi potr? avvenire la trasmissione nella marcia pi? lunga; invece con questa forma costruttiva con l'innesto frontale centrale 11c disinserito, ma con inseriti entrambi gli innesti frontali 12s e 12d corrispondenti, il moto rotatorio si pu? trasferire da un albero di trasmissione all'altro. Questa connessione consente di rendere versatile la trasmissione, cio? rende indipendente quale motore endotermico 7 od 8 sia quello attivo pur consentendo lo sfruttamento di tutti i rapporti di trasmissione presenti nel cambio di velocit? 10.

La trasmissione del moto di rotazione avviene come illustrato nelle Figure 16 e 17 in cui ? mostrato il trasferimento della rotazione tra i due alberi di trasmissione TS e TD indifferentemente da quale dei due sia quello attivo. Infatti, in Figura 16 ? mostrato l'ingresso della rotazione dall'albero sinistro RS, ES e TS, con la chiusura della corrispondente frizione FS ed il moto che proviene dal motore 7, mentre la frizione dell'albero destro FD deve rimanere aperta, cio? il motore endotermico 8 pu? ruotare ad un regime qualsiasi od essere spento. La trasmissione della rotazione RS viene trasmessa per l'inserzione dell'innesto frontale 12s cos? da porre in rotazione la coppia di ingranaggi Xc che, stante l'inserzione dell'innesto frontale 12d connesso ad essa trasmette la rotazione sull'albero destro di trasmissione TD; stante il rapporto preordinato ed unitario 1:1 degli ingranaggi che ingranano con la coppia Xc la rotazione dei due alberi risulta col medesimo regime di rotazione. La riduzione col rapporto realizzato avviene su ingranaggi dell'albero di trasmissione TD con un secondo innesto frontale 12d inserito, su una marcia con rapporto minore, e la inserzione dell'innesto frontale anteriore 11a sull'albero di uscita della trasmissione 11. Cio? la rotazione in uscita RUd viene ottenuta per un rapporto di trasmissione tra l'albero di trasmissione destro TD e l'albero di uscita 11, mentre gli ingranaggi sull'albero di trasmissione sinistro TS non influisco sul rapporto di trasmissione totale in uscita.

Nello stesso modo, in Figura 17 ? mostrato l'ingresso della rotazione dall'albero destro RD, ED e TD, con la chiusura della corrispondente frizione FD ed il moto che proviene dal motore 8, mentre la frizione dell'albero sinistro FS deve rimanere aperta, cio? il motore endotermico 7 pu? ruotare ad un regime qualsiasi od essere spento. La trasmissione della rotazione RD viene trasmessa per l'inserzione dell'innesto frontale 12d cos? da porre in rotazione la coppia di ingranaggi Xc che, stante l'inserzione dell'innesto frontale 12s connesso ad essa trasmette la rotazione sull'albero sinistro di trasmissione TS, che come detto mantiene costante il regime di rotazione. La riduzione col rapporto realizzato avviene su ingranaggi dell'albero di trasmissione TS con un secondo innesto frontale 12s inserito e la inserzione dell'innesto frontale anteriore 11a sull'albero di uscita della trasmissione 11. Cio? la rotazione in uscita RUs viene ottenuta per un rapporto di trasmissione tra l'albero di trasmissione sinistro TS e l'albero di uscita 11, mentre gli ingranaggi sull'albero di trasmissione destro TD non influisco sul rapporto di trasmissione totale in uscita.

Una variante che realizza ulteriori vantaggi sulle soluzioni costruttive descritte viene illustrata nelle Figure 18 e 19 in cui la trasmissione con le caratteristiche descritte nelle Figure 14-17 viene implementata con l'inserimento di innesti frontali di disconnessione 15s e 15d tra i rispettivi alberi di entrata ES, ED e gli alberi di trasmissione TS e TD. In Figura 18 ? mostrato un innesto frontale di disconnessione 15d solo tra gli alberi destri ED e TD, mentre nella Figura 19 sono mostrati entrambi gli innesti frontali di disconnessione 15s e 15d tra gli alberi destri e sinistri della trasmissione. La disposizione di questi innesti frontali di disconnessione tra gli alberi destri e/o sinistri consente di separare completamente la parte trasmissione ed il differenziale col cambio di velocit? 10 dai motori endotermici ed anche dalle frizioni medesime FS ed FD cos? da evitare una apertura comandata continuamente di una di esse frizioni col pericolo di danneggiarla.

Le varianti qui descritte sono mostrate nelle Figure 20 e 21 con gruppi motopropulsori e trasmissione, simili alla Figura 3, ma con il cambio di velocit? della Figura 18. I motori endotermici sono raffigurati in Figura 20 come il gruppo motore 2 ed in Figura 21 con il gruppo motore 16 con motori 44 destro e 45 sinistro, a quattro cilindri 9 in linea per la realizzazione di gruppi motopropulsori di media e/o piccola potenza.

Inoltre, nelle Figure da 22 a 27 ? raffigurato un raffronto di una vantaggiosa soluzione costruttiva di autoveicolo con prestazioni estreme, cio? di elevata potenza ed anche di coppia, in cui un motore dodici cilindri a V convenzionale 19 ? abbinato ad una trasmissione convenzionale 20. Il motore convenzionale 19 presenta due bancate 21 di cilindri, cio? sei cilindri in fila con un carter motore convenzionale 22 molto lungo per supportare sei manovelle. La trasmissione convenzionale 20 comprende un cambio di velocit? 23 ed un differenziale 24 per trasmettere il moto rotatorio all'asse motore dell'autoveicolo 6. Per contro, il gruppo propulsore compatto 1 presenta il gruppo motore 2 molto pi? corto in confronto al motore 19 e trasmissione 20 convenzionali. Il confronto dell'abitabilit? del veicolo realizzato di Figure 22 e 23 mostra come a parit? di potenza e coppia installata sul veicolo VE lo spazio libero S a disposizione dei passeggeri nell'abitacolo ? certamente maggiore e le masse del gruppo propulsore compatto 1 sono certamente e di molto inferiori al motore e trasmissione convenzionali. Cos? un veicolo con la trazione integrale VI presenta un differenziale ulteriore 25 sull'asse anteriore collegato al gruppo trasmissione 3 con l'albero di trasmissione al secondo asse 14. Le Figure 24 e 25 mostrano differenti soluzioni costruttive di disposizione della trasmissione del gruppo propulsore compatto 1 con la disposizione del gruppo trasmissione a sbalzo posteriore od in posizione centrale al veicolo. Infine, come esempi di applicazione ai veicoli in Figure 26 e 27 sono mostrate due altre costruzioni di veicoli cio? un monovolume VM ed un veicolo VA sportivo con motore anteriore al guidatore e con trazione integrale.

I gruppi di trasmissione con cambio di velocit? illustrato nella Figure 18 ? mostrato con schemi della connessioni tra gli alberi del motori, gli ingranaggi sugli alberi di trasmissione e l'albero di uscita 11 dal cambio di velocit?. La motorizzazione di Figura 28 mostra lo schema della trasmissione di Figura 19 ed il gruppo motore 2; in Figura 29 la trasmissione corrisponde a quella di Figura 19 con una motorizzazione ibrida 50 ove uno dei motori endotermici, qui il motore sinistro, ? sostituito da un motore elettrico 51 che funge anche da generatore nelle situazioni di frenata del veicolo o di rallentamento in percorsi in discesa.

Infine, nelle Figure 30, 31 e 32 sono mostrati esempi di motorizzazione variata con l'adozione di due motori endotermici di differente potenza Figura 30, cio? il gruppo motore 48 nasce con lo scopo di diversificare i regimi di utilizzo dei due motori, cio? il motore di destra 8 presenta la massima concentrazione di potenza, mentre il motore di sinistra 45 ? un motore di minore potenza per i movimenti del veicolo in cui non ? richiesta la completa potenza. Inoltre, la ulteriore variante di motorizzazione di Figura 31, in cui compaiono i due motori 44 e 45 col gruppo motore 16 con cilindri in linea che, per l'adozione della trasmissione di Figura 18, risulta versatile con la possibilit? dell'esclusione preferenziale del motore destro 44, essendo esso collegato all'albero destro d'entrata ED e TD della trasmissione, ma con l'interposizione dell'innesto frontale di disconnessione destro 15d. Analogamente, la motorizzazione ibrida 50 associata ad un motore di media o bassa potenza, Figura 32, pu? fruire del gruppo trasmissione 3 fin qui descritto con il vantaggio di realizzare un numero grande di rapporti di trasmissione, ma, contemporaneamente, poter disinserire a piacimento sia il motore endotermico sia il motore elettrico, settando gli innesti frontali presenti sugli alberi di trasmissione TS e TD al particolare valore a cui l'uno o l'altro motore debbono intervenire nella generazione della coppia motrice od, al contrario, per il motore elettrico fungere da generatore, cio? frenando il veicolo. La trasmissione mostrata in Figura 19 e nello schema di Figura 32 consente di scegliere il valore del rapporto di trasmissione pi? consono nella propulsione, ma, per la versatilit? pi? sopra descritta, anche per regolare la coppia di frenatura a recupero che il motore elettrico di trazione, operando come generatore, pu? sviluppare svincolando lo stesso da un rapporto fisso di trasmissione col motore endotermico e/o con le ruote od il differenziale 5.

Nelle Figure da 33 a 39 ? mostrato un gruppo trasmissione per imbarcazione 26 che presenta un numero di due rapporti, ottenuto, come nel caso della realizzazione per veicolo stradale, con l'ingresso del moto di rotazione da due alberi motore MS, sinistro, ed MD, destro, che trasmettono il moto ai due alberi della trasmissione TS, sinistro, e TD, destro, a loro volta connessi con coppie di ingranaggi all'albero di uscita cambio 27, che ? sempre collegato in rotazione con l'albero di linea d'asse 28 connesso all'elica 29; l'inversione di rotazione della linea d'asse ? realizzata con l'ingranaggio 30 ed innesto frontale inversore 31, similmente alla versione per la propulsione di un veicolo terrestre. Il gruppo frizioni 4 con le frizioni FS, sinistra, ed FD, destra, consente l'inserzione di uno solo od entrambi i motori 7 ed 8, come gi? descritto per il gruppo trasmissione 3. Nelle Figure 33 e 34 sono visibili anche gli innesti frontali di disconnessione 15d e 15s analoghi e con la medesima funzionalit? dei corrispondenti innesti frontali di disconnessione tra gli alberi degli schemi costruttivi per veicolo terrestre. La imbarcazione B presenta un pozzetto P ove ? installato una coppia di gruppi propulsori endotermici compatti 1, qui dotati dello specifico gruppo trasmissione per imbarcazioni 26, come d'uso sulle imbarcazioni, cio? con doppia unit? propulsiva su due eliche appaiate. Il pozzetto P ? ridotto come occupazione nella imbarcazione per una parte consistente rispetto ad un usuale pozzetto 32, come visibile nelle Figure 36-39, in cui nell'ultima, il pozzetto ? realizzato nella medesima dimensione della Figura 38, cio? l'ingombro dei gruppi propulsori endotermici compatti 1 ? minore della motorizzazione usuale 33 con potenza analoga, realizzata con due motori per gruppo, destro e sinistro, che azionano linee d'asse 28 identiche alla forma costruttiva di Figure 36, 37 e 38 realizzata per i gruppi propulsori endotermici compatti della presente invenzione.

Nella Figura 35 ? mostrato il diagramma riassuntivo della curva di coppia ed a potenza costante richiesta da una barca per navigare con la rotazione del motore sulla linea d'asse ad un regime di rotazione dell'elica prefissato; in esso oltre alle curve di coppia a potenza costante, con propulsore con singolo motore endotermico, ? raffigurato il diagramma collinare del consumo specifico in gr/kWh di carburante per la propulsione dell'imbarcazione. In ascissa sono riportati i giri di rotazione istantanea Erpm dell'elica 29 ed in ordinata il valore della coppia in Nm; con la curva W1 ? indicata la curva a potenza costante di primo livello, ad esempio 100 kW, quindi, con W2 la curva a potenza costante di valore doppio, ad esempio 200 kW, e con W4 la curva a potenza costante di valore quadruplo, ad esempio 400 kW. Per lo specifico impiego di propulsione navale, l'elica 29, per realizzare la propulsione richiesta per l'imbarcazione, deve operare ad un ben preciso regime di rotazione ed in questo viene in aiuto il gruppo propulsore compatto 1 con gruppo trasmissione per imbarcazione 26. Quindi, sulle curve suddette sono individuati i punti di intersezione, di un preciso regime di rotazione di riferimento, ascissa 34 di regime basso ad esempio con 200 kW, dell'elica 29, di un primo regime in cui 35 ? il punto di funzionamento sulla curva di potenza costante W1 usando due motori per gruppo propulsore cio? su ciascuna elica, che sommati danno la potenza W2; mentre sul diagramma il punto 36 individua il punto di funzionamento usando un solo motore, operante a potenza W2, per ciascuna elica con il medesimo rapporto di trasmissione del gruppo trasmissione per imbarcazione 26. Inoltre, volendo navigare con una potenza maggiore, cio? che necessita di una rotazione dell'elica al regime alto di propulsione 37, ottenuto aumentando la regolazione di potenza del propulsore verso la linea d'asse, le opzioni di funzionamento con potenza W4 di 400 kW individuano i punti di funzionamento di 38 di due motori per ciascuna elica, entrambi operanti a potenza W2, mentre operando con un solo motore, sempre per ciascuna elica, il punto di funzionamento a potenza W4 di un singolo motore risulta il punto 39, certamente pi? favorevole in fatto di consumo specifico.

Cio?, ? possibile rilevare il punto pi? vantaggioso di funzionamento sulle curve del diagramma collinare del consumo specifico. Infatti, individuato; il punto 35 mostra l'azionamento di due motori con potenza W1 e consumo specifico Cm della curva consumo medio, superiore al valore della curva consumo specifico minimo Cb del punto 36 a cui lavora il singolo motore con potenza W2, cio? un singolo motore consuma meno combustibile per realizzare la stessa energia di spinta dell'imbarcazione. Peraltro, il diagramma collinare presenta anche una curva consumo massimo specifico Ca che risulta posizionata fuori dalle curve di potenza costante delle due soluzioni di propulsione con un solo motore in funzionamento, punti 36 e 39, o con due motori in funzionamento, punti 35 e 38. Cos? volendo navigare alla massima potenza, cio? ad una curva di potenza costante maggiore di W4, ad esempio W8 con 800 kW, i punti di intersezione con una ascissa 40 sono fuori dalla curva di consumo specifico minore Cb, in quanto con la trasmissione diretta con singolo motore di potenza W8 o due motori di potenza W4 sommata, individuano un consumo prossimo alla curva di consumo specifico medio Cm od eventualmente massimo Ca, punto 41. Cio? risulta conveniente solo se la navigazione a detta potenza sia impressa all'imbarcazione volontariamente accettando il maggior consumo. Ovviamente l'elica dovendo girare al regime di rotazione dell'ascissa 40, punto di intersezione con la curva di potenza massima dei gruppi di propulsione dell'imbarcazione, risulta il punto 41 nel diagramma collinare di Figura 35, ma comunque sempre con un consumo specifico maggiore del consumo specifico minimo Cb.

Peraltro, la possibilit? di inserire un rapporto di trasmissione diverso tra il gruppo di propulsori con uno o due motori e la linea d'asse, cio? di rotazione dell'elica, permette al gruppo di propulsione con la specifica trasmissione 26 per imbarcazione di differenziare il regime di rotazione dell'elica 29, che rimane sempre l'ascissa 40, mentre, per la differente marcia inserita agendo sugli innesti frontali 12 della trasmissione 26 per imbarcazione, i due motori del gruppo propulsione 1 per imbarcazione possono funzionare ad un regime di rotazione inferiore 42, ma con la stessa coppia trasmessa alla linea d'asse 28 cos? da raggiungere un punto di funzionamento 43 con la medesima potenza erogata, appunto W4+W4 cio? W8, e trasmettere la potenza necessaria W8 all'elica 29 per ruotare alla velocit? della ascissa 40.

Infatti, nel gruppo propulsore compatto 1 per imbarcazione il passaggio dalla trasmissione con il rapporto diretto, tipicamente sempre in connessione con la linea d'asse 28, al rapporto di trasmissione modificato pu? avvenire con l'azione, in momenti differenti, della rispettiva frizione FS ed FD dei motori sinistro 7 e destro 8, mentre la linea d'asse continua la rotazione con l'elica 29, analogamente a come avviene per un veicolo terrestre.

I vantaggi di un gruppo propulsore compatto, secondo l?invenzione, possono essere riassunti in quanto segue.

Lo sdoppiamento del motore endotermico in due unit?, cio? i due motori endotermici sinistro 7 e destro 8, permette di realizzare una migliore distribuzione degli ingombri anche in presenza di motorizzazioni di potenza equiparata; la riduzione degli ingombri sia su un veicolo terrestre, Figure 22-27, sia su una imbarcazione, Figure 36-38, mostra come lo sdoppiamento anche della trasmissione associata e non disgiunta dalla adozione della coppia di motori endotermici porta ad una migliore e pi? versatile installazione. In questo le Figure 24 e 27 mostrano come un veicolo terrestre complesso anche a trazione integrale possa essere versatile nella sua progettazione e nella distribuzione dei volumi occupati dalla meccanica del veicolo stesso.

Il dimensionamento delle parti costituenti il gruppo propulsore compatto, se realizzato come qui descritto, presenta una riduzione degli ingombri nella parte del motore endotermico: ? nota la tendenza attuale a realizzare unit? di propulsione con cilindrata sempre pi? ridotta; inoltre, lo sdoppiamento del motore realizzato unitamente allo sdoppiamento del cambio di velocit? 10, nonch? della catena di trasmissione dagli alberi motore MD, MS, agli alberi di trasmissione TD, TS, e relativi ingranaggi di accoppiamento a rotazione verso l'albero 11 o 27 di uscita trasmissione dal cambio, permette di realizzare un gruppo propulsore endotermico compatto con il dimensionamento degli organi alla singola coppia e potenza del singolo motore. Infatti, come descritto, solo l'albero d'uscita 11, nella trasmissione per veicolo terrestre, o l'albero d'uscita 27, nella trasmissione 26 per imbarcazione, devono essere dimensionati per la coppia e potenza somma degli apporti dei due motori endotermici. Pi? ancora la scelta di utilizzare una architettura del motore endotermico con i cilindri disposti a ?V?, stretto o largo, permette di contenere ulteriormente il dimensionamento dei suddetti motori e del gruppo propulsore compatto.

Inoltre, un vantaggio molto grande, come esposto nella descrizione precedente, la disposizione su due alberi di ingresso della rotazione permette di realizzare un numero di rapporti di trasmissione elevato senza per questo rendere ingombrante il cambio di velocit? 10; cos? il numero elevato di rapporti, con la realizzazione dei differenti interassi, Ns ed Nd, tra ciascun albero di trasmissione TS e TD in ingresso e l'albero di uscita 11 dalla trasmissione, rapporti tutti diversi cos? da realizzare, unitamente all'inserzione facilitata dalla azione in momenti differenti delle due frizioni FS ed FD, una trasmissione assai fluida della coppia e potenza modulandola in tutti differenti regimi di utilizzo che un veicolo necessita. Questa modulazione si realizza anche con l'obbiettivo di tener in debito conto l'utilizzo del/dei motore/i endotermico/i nella condizione di miglior rendimento e quindi minore consumo ottenibile sia nelle versioni per veicolo terrestre sia per imbarcazione.

Infine, il vantaggio nell'uso come descritto di veicoli terresti od imbarcazioni dotati di gruppo propulsore compatto permette di rendere versatile e modulabile l'impiego di parte, di met? o di tutta la coppia/potenza disponibile di un gruppo propulsore compatto, realizzando comunque un funzionamento con parametri di consumo specifico, rapportato ovviamente alla potenza sviluppata, sempre e conveniente economicamente ed orientato al risparmio energetico anche in gruppi propulsori endotermici compatti di elevatissima potenza.

Nella forma costruttiva perfezionata di Figure 14-21 sono realizzati ulteriori ed importanti vantaggi rispetto allo stato della tecnica. La presenza di un terzo innesto frontale 11c sull'albero in uscita 11 dalla trasmissione 3, consente di rendere disaccoppiabile la coppia di ingranaggi X della marcia pi? alta, cio? gli stessi fungono da ruotismo di trasmissione della rotazione da un albero T, destro TD o sinistro TS, all'albero opposto; inoltre, la scelta di avere lo stesso rapporto di trasmissione tra TD ed Xc e tra Xc e TS, necessario per il funzionamento a rapporto identico 5d-6s del diagramma di Figura 5, permette il trasferimento del moto rotatorio da un albero all'altro indifferentemente da quale motore provenga il moto rotatorio, come illustrato nelle Figure 16 e 17. Questa possibilit? realizza un grande vantaggio rendendo indipendente l'impiego della coppia di ingranaggi, interessata a determinare la riduzione del regime di rotazione, cos? da rendere massimamente vantaggioso e modulabile, cio? facendo funzionare l'unico motore avviato ed operante nei regimi di potenza/coppia intermedi cio? non massimi che il gruppo propulsore compatto pu? sviluppare nella sua interezza.

Un ulteriore e non ultimo vantaggio risulta dalla possibilit? di interrompere completamente la connessione meccanica tra un rispettivo albero d'entrata E, destro ED o sinistro ES, ed il corrispondente albero di trasmissione T, destro TD o sinistro TS, realizzato dalla adozione di uno od entrambi gli innesti frontali 15, destro 15d e/o sinistro 15s, di Figure 18-21 e 28-32, cio? rendendo possibile che, se necessitato, il motore e la frizione connesso sull'albero di entrata ES od ED possano essere completamenti fermati, cio? resi inattivi, fino ad una ulteriore necessit? di cambio del regime di funzionamento del gruppo propulsore compatto. Questo vantaggio consente la scelta de tipo di funzionamento del gruppo propulsore compatto in condizioni intermedie di potenza/coppia sviluppata, realizzando l'obbiettivo di ottenere gruppi propulsori endotermici compatti anche di media e/o piccola potenza.

A completamento della versatilit? di quanto forma oggetto della presente descrizione, le Figure 29 e 32 realizzano un vantaggio non indifferente nella realizzazione di gruppi propulsori endotermici ibridi che risultano, per la trasmissione adottata anche assai compatti. La presenza di un motore elettrico 51, che in frenatura pu? funzionare da generatore, risponde all'esigenza di realizzare anche con la motorizzazione ibrida la massima versatilit? di gestione della trasmissione e quindi del controllo del moto del veicolo. Visto dalla descrizione precedente la sostanziale indipendenza del regime di rotazione di un motore, endotermico od elettrico, rispetto all'altro, gli stessi posso essere gestiti dal comando sulla trasmissione stessa con rapporti di connessione assai differenti l'uno dall'altro e, con l'azionamento nel momento richiesto, della propria frizione FD od FS, intervenire nella gestione della coppia a/gli asse/i motore del veicolo in propulsione o frenatura elettrica, realizzandola con recupero di energia.

Ovviamente, un gruppo propulsore compatto, sopra descritto, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potr? apportare numerose modifiche, tutte peraltro contenute nell?ambito di protezione della presente invenzione quale definita dalle seguenti rivendicazioni. Cos?, seppur meno convenientemente i motori raffigurati possono essere sostituiti da motori endotermici con carter singolo per ciascun motore oppure con disposizione differente dei cilindri multipli su una unica fila o su file con disposizione diversa dalla conformazione pi? vantaggiosa a ?V? stretto o largo. Inoltre, l'inserzione in presa degli ingranaggi descritti sul rispettivo albero di trasmissione interno, sinistro o destro, od anche sull'albero di uscita possono essere realizzati con innesti di accoppiamento differenti dagli innesti frontali raffigurati. Pi? ancora, la coppia di ingranaggi Xc potendo essere realizzata con un rapporto di trasmissione verso i due alberi di trasmissione, destro e sinistro, differenti cos? da intercalare maggiormente i rapporti di trasmissione tra i due alberi desto e sinistro. Infine, la realizzazione di uno od entrambi gli innesti frontali di disconnessione 15d, 15s tra un albero d'entrata, destro ED o sinistro ES, ed il rispettivo albero interno di trasmissione, destro TD o sinistro TS, pu? essere adottata anche con lo schema di Figure 1, 2, 4, 11-17.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Gruppo propulsore compatto (1), comprendente un primo motore (8, 44) ed un secondo motore (7, 45, 51) e mezzi per connettere a rotazione detti motori ad un albero di uscita (11) comune; i motori presentano alberi motore (MS, MD) con assi paralleli tra loro; mezzi di connessione tra detti alberi motore ed un albero di uscita, inoltre, comprendono primi mezzi di accoppiamento su detto primo albero motore (MS) per collegare detto primo albero motore all'albero di uscita, e secondi mezzi di accoppiamento per collegare detto secondo albero motore (MD) a detto albero di uscita; l'erogazione della coppia di rotazione e della potenza ? controllata con la regolazione di ciascun motore e dei detti mezzi di accoppiamento (12), essendo adattati per connettere/disconnettere selettivamente detti alberi motore da detto albero di uscita (11); caratterizzato in ci? che presenta i mezzi per connettere la rotazione dei due motori, sinistro e destro, all'albero d'uscita comprendono un gruppo frizione (4) ed un cambio di velocit? (3, 26); il gruppo frizione ? dotato di una frizione singola (FS, FD) per albero motore che connette o disconnette a rotazione il rispettivo albero motore con un albero corrispondente (ES, ED) in entrata e di trasmissione (TS, TD) interno al cambio di velocit?; l'albero di uscita (11) comune, della rotazione dal gruppo propulsore compatto, ruota ricevendo il moto tramite coppie di ingranaggi presenti rispettivamente su un detto albero di trasmissione (TS, TD), interno al cambio di velocit?, e sull'albero di uscita (11), con l'inserzione o disinserzione selettiva di esse frizioni (FS, FD) e, in dipendenza del regime di rotazione, di innesti di accoppiamento (12) e di detti ingranaggi presenti sugli alberi di trasmissione (TS, TD) ed almeno un innesto (11a, 11p) di accoppiamento sull'albero di uscita (11) presente sul detto albero d'uscita; un albero di inversione della rotazione (13, 30) ? presente tra uno degli alberi di trasmissione, per l'inversione della rotazione, e l'albero di uscita (11) comune o sull'albero di uscita (27, 28) della rotazione per la specifica conformazione realizzata del gruppo propulsore compatto per veicolo terrestre o per natante (B).

2. Gruppo propulsore compatto, secondo la rivendicazione 1, in cui sia il primo motore (8, 44) sia il secondo motore (7, 45) sono pluricilindrici e realizzati su un unico carter (K) motore.

3. Gruppo propulsore compatto, secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui entrambi i motori sono pluricilindrici con la suddivisione dei cilindri in due file di cilindri (9) e disposizione a ?V?.

4. Gruppo propulsore compatto, secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui uno dei due motori endotermici (7, 8, 44, 45) ? sostituito da un motore elettrico (51) che funge anche da generatore in rallentamento o frenata.

5. Gruppo propulsore compatto, secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-4, in cui sono presenti due innesti di accoppiamento (11a, 11p) sull'albero di uscita (11); una coppia di ingranaggi (Xc) ? libera di ruotare sull'albero di uscita (11), realizzando una trasmissione interna tra gli alberi di trasmissione, destro (TD) e sinistro (TS), e presenta un terzo innesto (11c) di accoppiamento comandato all'occorrenza di essa coppia di ingranaggi (Xc) con l'albero di uscita.

6. Gruppo propulsore compatto, secondo una qualunque delle rivendicazioni 1-5, in cui ? presente almeno un innesto di disconnessione (15d, 15s) tra un albero di entrata, destro (ED) o sinistro (ES), ed il rispettivo albero di trasmissione interno, destro (TD) o sinistro (TS).

7. Gruppo propulsore compatto, secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la disposizione degli alberi motore (MS, MD) dei due motori, primo e secondo, individua un piano, unitamente alle frizioni (FS, FD) del gruppo frizioni (4) ed agli alberi di trasmissione (TS, TD) interni al cambio di velocit? (3, 26) cio? degli assi dei gruppi di sinistra e di destra, non contenente l'asse dell'albero di uscita (11), che rimane ad esso piano parallelo ma non complanare.

8. Gruppo propulsore compatto, secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i detti alberi di trasmissione interni al cambio di velocit?, sinistro (TS) e destro (TD), presentano un rispettivo interasse (Ns, Nd) con l'albero di uscita (11) del moto rotatorio dal cambio di velocit? (3) di valore diverso.

9. Gruppo propulsore compatto, secondo una delle rivendicazioni 7 o 8, in cui nel cambio di velocit? (3, 26) almeno una coppia di ingranaggi tra ciascuno dei due alberi di trasmissione interni, sinistro (TS) e destro (TD), e l'albero di uscita ingranano entrambi su un unico ingranaggio posto sull'albero di uscita (11), indifferentemente essi alberi di trasmissione interni presentino un proprio rapporto di trasmissione uguale o diverso.

10. Autoveicolo, dotato di gruppo propulsore compatto (1) realizzato secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui i rapporti di trasmissione tra gli ingranaggi calettati, su un rispettivo albero di trasmissione interno (TS, TD), presentano valore diverso e scalato in successione alternata tra loro se ingrananti dall'albero di trasmissione interno sinistro (TS) o dall'albero di trasmissione interno destro (TD), verso l'albero di uscita (11) del moto rotatorio dal cambio di velocit? (3).

11. Autoveicolo, dotato di gruppo propulsore compatto (1), realizzato secondo la rivendicazione 10, in cui sono presenti ed ingrananti coppie di ingranaggi tra gli alberi di trasmissione interni (TS, TD) al cambio di velocit? (3) e l'albero di uscita (11) ed in cui la coppia di ingranaggi della marcia pi? alta, di ciascun albero di trasmissione, presenta un rapporto di rotazione di ugual valore da ciascun albero di trasmissione interno (TS, TD) verso l'albero di uscita (11), per realizzare il rapporto di trasmissione con la marcia pi? alta.

12. Autoveicolo, dotato di gruppo propulsore compatto (1), realizzato secondo una rivendicazione 9, 10 o 11, in cui la trasmissione del moto di rotazione alle ruote avviene anche mediante la trasmissione alle altre ruote motrici, di un veicolo (VI) a quattro ruote motrici, con un albero di trasmissione (14) al secondo asse che ingrana con l'albero di uscita (11) dal cambio di velocit?.

13. Imbarcazione (B) ad elevate prestazioni, dotata di almeno un gruppo propulsore compatto (1), realizzato secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui l'albero di inversione (30) alla rotazione ingrana tra l'albero di uscita (27) dal cambio di velocit? )26) ed un albero di connessione alla linea d'asse (28) con l'elica (29) del gruppo propulsore compatto.

14. Imbarcazione (B) ad elevate prestazioni, secondo la rivendicazione da 13, in cui sono installati due gruppi propulsori compatti (1) ed in cui la variazione del rapporto di trasmissione avviene senza arresto della rotazione dell'elica (29) connessa alla linea d'asse (28).

15. Imbarcazione (B) ad elevate prestazioni, secondo la rivendicazione 13, in cui sono installati due gruppi propulsori compatti (1) ed in cui l'albero motore (MS, MD) di almeno uno dei motori ? connesso all'albero di trasmissione interno (TS, TD) corrispondente tramite un innesto frontale ((15s, 15d) di disconnessione.