ITBO20070473A1 - Cambio meccanico per autotrazione - Google Patents
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Description
D E SCR IZ IO N E
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione è relativa ad un cambio meccanico per autotrazione.
ARTE ANTERIORE
Un cambio meccanico di un veicolo comprende un albero primario che riceve il moto da un albero motore di un motore termico del veicolo mediante l'interposizione di una frizione, ed un albero secondario che trasmette il moto alle ruote motrici del veicolo. L'albero primario e l'albero secondario sono tra loro meccanicamente accoppiati mediante una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio primario montato sull'albero primario ed un ingranaggio secondario montato sull'albero secondario .
Secondo una possibile forma di attuazione, in ciascuna coppia di ingranaggi che definisce una rispettiva marcia l'ingranaggio primario ingrana sempre con il rispettivo ingranaggio secondario,· inoltre, in ciascuna coppia di ingranaggi un ingranaggio è rigidamente montato sul proprio albero mentre l'altro ingranaggio è montato folle sul proprio albero ed è accoppiato ad un sincronizzatore atto a venire attuato per innestare l'altro ingranaggio stesso al proprio albero (cioè per rendere l'ingranaggio solidale all'albero).
Per ridurre il numero di componenti del cambio, ciascun sincronizzatore è montato coassiale ad un albero tra due ingranaggi in modo tale da venire spostato in un verso per innestare un ingranaggio all'albero oppure venire spostato nell'altro verso per innestare l'altro ingranaggio all'albero. Per azionare i sincronizzatori sono previste una pluralità di forcelle, ciascuna delle quali abbraccia un rispettivo sincronizzatore per spostare alternativamente nei due versi il sincronizzatore stesso lungo l'albero.
Durante un cambio di marcia, una volta che la frizione è stata aperta per scollegare l'albero primario dall'albero motore il sincronizzatore dell'ingranaggio della marcia corrente viene attuato per disinnestare dall'albero l'ingranaggio della marcia corrente e quindi il sincronizzatore dell'ingranaggio della marcia successiva viene attuato per innestare all'albero l'ingranaggio della marcia successiva. In un cambio meccanico attualmente in commercio, le coppie di ingranaggi corrispondenti a marce consecutive sono disposte tra loro affiancate e condividono uno stesso sincronizzatore,· quindi frequentemente uno stesso sincronizzatore deve venire attivato sia per disinnestare dall'albero l'ingranaggio della marcia corrente, sia per innestare all'albero l'ingranaggio della marcia successiva. Tuttavia, in questo caso il cambio di marcia risulta relativamente lento in quanto prima di iniziare ad innestare all'albero l'ingranaggio della marcia successiva è necessario attendere che l'ingranaggio della marcia corrente venga completamente disinnestato dall'albero.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è di realizzare un cambio meccanico per autotrazione che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti, sia nel contempo di facile ed economica realizzazione, e, m particolare, permetta di effettuare dei cambi di marcia molto veloci.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un cambio meccanico per autotrazione secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
• la figura 1 è una vista prospettica, schematica, e con parti asportate per chiarezza di un cambio meccanico realizzato in accordo con la presente invenzione;
• la figura 2 è una vista prospettica, schematica, e con ulteriori parti asportate per chiarezza del cambio meccanico della figura 1;
• la figura 3 è una vista in pianta, schematica, e con ulteriori parti asportate per chiarezza del cambio meccanico della figura 1,- e
• la figura 4 è una vista laterale, schematica, e con ulteriori parti asportate per chiarezza del cambio meccanico della figura 1;
• la figura 5 è una vista in pianta, schematica, e con parti asportate per chiarezza di una differente forma di attuazione del cambio meccanico della figura 1; e
• la figura 6 è una vista in pianta, schematica, e con parti asportate per chiarezza di una variante del cambio meccanico della figura 5.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL'INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un cambio 1 meccanico per un veicolo atto a ricevere da un motore termico (non illustrato) del veicolo il moto mediante un albero 2 di trasmissione (illustrato nella figura 4) che è meccanicamente collegato ad un albero motore del motore termico mediante una frizione (non illustrata) . Inoltre, il cambio 1 meccanico è atto a trasmettere il moto alle ruote motrici (non illustrate) del veicolo mediante un differenziale 3 dal quale partono una coppia di semiassi 4, ciascuno dei quali è solidale ad una rispettiva ruota motrice.
Il cambio 1 meccanico illustrato nelle figure allegate presenta complessivamente otto marce: una retromarcia (indicata di seguito con la lettera R) e sette marce avanti dalla prima alla settima (indicate di seguito con i numeri romani i-vii).
Secondo quanto illustrato nella figura 2, il cambio 1 meccanico comprende un albero 5 primario che riceve il moto dal motore termico ed un albero 6 secondario che trasmette il moto alle ruote motrici del veicolo. L'albero 5 primario e l'albero 6 secondario sono tra loro meccanicamente accoppiati mediante una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio 7 primario montato coassialmente sull'albero 5 primario ed un ingranaggio 8 secondario coassialmente montato sull'albero 6 secondario.
In ciascuna coppia di ingranaggi che definisce una rispettiva marcia l'ingranaggio 7 primario ingrana sempre con il rispettivo ingranaggio 8 secondario; inoltre, in ciascuna coppia di ingranaggi un ingranaggio 7 o 8 è rigidamente montato sul proprio albero 5 o 6 mentre l'altro ingranaggio 8 o 7 è montato folle sul proprio albero 6 o 5 ed è accoppiato ad un sincronizzatore 9 atto a venire attuato per innestare l'altro ingranaggio 8 o 7 stesso al proprio albero 6 o 5 (cioè per rendere l'ingranaggio 8 o 7 solidale all'albero 6 o 5). Di conseguenza, è prevista una pluralità di sincronizzatori 9, ciascuno dei quali è disposto coassialmente ad un rispettivo albero 6 o 5 tra due ingranaggi 8 o 7 ed è atto a venire attuato per innestare alternativamente i due ingranaggi 8 o 7 al rispettivo albero 6 o 5 (cioè per rendere alternativamente gli ingranaggi 8 o 7 angolarmente solidali all'albero 6 o 5). In altre parole, ciascun sincronizzatore 9 può venire spostato in un verso per innestare un ingranaggio 8 o 7 al corrispondente albero 6 o 5, oppure può venire spostato nell'altro verso per innestare l'altro ingranaggio 8 o 7 al corrispondente albero 6 o 5.
E' importante sottolineare che i sincronizzatori 9 possono essere tutti montati coassiali all'albero 5 primario (cioè tutti gli ingranaggi 7 primari sono montati folli sull'albero 5 primario e vengono alternativamente innestati all'albero 5 primario stesso dai sincronizzatori 9), possono essere tutti montati coassiali all'albero 6 secondario (cioè tutti gli ingranaggi 8 secondari sono montati folli sull'albero 6 secondario e vengono alternativamente innestati all'albero 6 secondario stesso dai sincronizzatori 9), oppure possono essere montati sia coassiali all'albero 5 primario sia all'albero 6 secondario (cioè alcuni ingranaggi 7 primari sono montati folli sull'albero 5 primario ed alcuni ingranaggi 8 secondari sono montati folli sull'albero 6 secondario).
Il cambio 1 meccanico comprende un sistema 10 di attuazione, il quale è atto a spostare ciascun sincronizzatore 9 alternativamente nei due versi lungo il rispettivo albero 6 o 5. Il sistema 10 di attuazione comprende una pluralità di forcelle 11, ciascuna delle quali abbraccia un rispettivo sincronizzatore 9 per spingere il sincronizzatore 9 stesso nelle due direzioni lungo il rispettivo albero 6 o 5.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2-4, il sistema 10 di attuazione comprende una asta 12 parallela ed affiancata all'albero 6 secondario e supportante le forcelle 11, ciascuna delle quali presenta un occhiello 13 calzato lungo l'asta 12 in modo scorrevole. Inoltre, il sistema 10 di attuazione comprende per ciascuna forcella 11 un azionatore 14 elettrico atto a spostare la forcella 11 lungo l'asta 12. Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, ciascun azionatore 14 elettrico comprende una coppia di solenoidi 15 ciascuno dei quali sposta la forcella 11 in una rispettiva direzione. In una diversa forma di attuazione non illustrata, ciascun azionatore 14 elettrico comprende un unico solenoide 15 che è atto a produrre uno spostamento in una unica direzione ed è previsto un ulteriore solenoide comune che varia il verso di applicazione di tale spostamento alle forcelle 11; in altre parole, il solenoide comune determina la direzionalità degli spostamenti delle forcelle 11.
Nel cambio 1 meccanico le coppie di ingranaggi di due marce consecutive sono disposte in modo da essere innestate da due sincronizzatori 9 diversi; in altre parole, le coppie di ingranaggi di due marce consecutive (ad esempio I e II, Il e III, III e IV, oppure IV e V, etc...) sono attuate da due sincronizzatori 9 diversi. Ad eserrpio, potrebbero essere previsti i seguenti abbinamenti di coppie di marce i cui le coppie di ingranaggi sono innestate da uno stesso sincronizzatore 9: R e II, I e III, V e vii, iv e VI.
Durante un cambio di marcia da una marcia corrente ad una marcia successiva consecutiva alla marcia corrente, il sistema 10 di attuazione attua, in modo tra loro indipendente, i sincronizzatori 9 dell'ingranaggio 8 o 7 della marcia corrente e dell'ingranaggio 8 o 7 della marcia successiva; in questo modo, durante un cambio di marcia da una marcia corrente ad una marcia successiva e consecutiva con la marcia corrente, il sistema di attuazione attua il sincronizzatore 9 dell'ingranaggio 8 o 7 della marcia corrente per disinnestare dall'albero 6 o 5 l'ingranaggio 8 o 7 della marcia corrente stessa e contemporaneamente attua il sincronizzatore 9 dell'ingranaggio 8 o 7della marcia successiva per innestare all'albero 6 o 5 l'ingranaggio 8 o 7 della marcia successiva stessa.
In altre parole, mentre il sincronizzatore 9 dell'ingranaggio 8 o 7della marcia corrente viene attuato per disinnestare dall'albero 6 o 5 l'ingranaggio 8 o 7 della marcia corrente stessa, il sincronizzatore 9 del ingranaggio 8 o 7 della marcia successiva viene attuato per innestare all'albero 6 o 5 l'ingranaggio 8 o 7 della marcia successiva stessa; in questo modo, le operazioni di disinnesto della marcia corrente {cioè disinnesto dall'albero 6 o 5 dell'ingranaggio 8 o 7 della marcia corrente) e di innesto della marcia successiva (cioè innesto all'albero 6 o 5 dell'ingranaggio 8 o 7 della marcia successiva) vengono eseguite contemporaneamente con un evidente riduzione della durata complessiva della operazione di cambio marcia. La contemporaneità delle operazioni di disinnesto della marcia corrente ed innesto della marcia successiva può venire regolata (cioè aumentata o diminuita) con opportuni anticipi o ritardi per ridurre i tempi della cambiata a favore della sportività ed a scapito del comfort o viceversa. In altre parole, per una cambiata estremamente veloce (quindi molto sportiva e potenzialmente poco confortevole), la contemporaneità delle operazioni di disinnesto della marcia corrente e di innesto della marcia successiva può essere completa; in questa situazione si può verificare che per un certo intervallo di tempo (normalmente molto ridotto) entrambe le marce risultino innestate con conseguenti grattate che vanno a discapito del comfort (le grattate sono molto rumorose e possono provocare vibrazioni longitudinali sul veicolo). Invece, per una cambiata più lenta (quindi meno sportiva ma più confortevole), la contemporaneità delle operazioni di disinnesto della marcia corrente e di innesto della marcia successiva può venire ridotta (cioè l'innesto della marcia successiva viene ritardato rispetto al disinnesto della marcia corrente); in questa situazione è molto facile che per un certo intervallo di tempo (normalmente ridotto) entrambe le marce risultino disinnestate.
La contemporaneità tra le operazioni di disinnesto della marcia corrente e di innesto della marcia successiva è resa possibile dal fatto che le coppie di ingranaggi di due marce consecutive sono disposte in modo da venire innestate da due sincronizzatori 9 diversi e dal fatto che il sistema 10 di attuazione permette di attuare in modo tra loro indipendente i sincronizzatori 9.
Secondo la forma di attuazione illustrata nelle figura 5, il sistema 10 di attuazione non prevede l'asta 12 e gli azionatori 14 elettrici, ma comprende un albero 16 parallelo ed affiancato all'albero 5 primario ed all'albero 6 secondario e supportante le forcelle 11, ciascuna delle quali presenta un occhiello 17 calzato lungo l'albero 16 in modo scorrevole. L'albero 16 ruota attorno ad un proprio asse 18 di rotazione centrale sotto la spinta di un dispositivo 19 motore che può comprendere un motore elettrico controllato elettronicamente oppure può comprendere un rinvio meccanico che riceve e trasmette il moto da una leva spostata manualmente da un guidatore. Sulla superficie 20 esterna dell'albero 16 sono ricavate una pluralità di camme 21 circonferenziali, ciascuna delle quali è associata ad una rispettiva forcella 11. Inoltre, ciascuna forcella 11 è provvista di un inseguitore 22, il quale è solidale all'occhiello 17 della forcella il ed è inserito all'interno della camma 21 associata alla forcella 11.
La rotazione dell'albero 16 attorno all'asse 18 di rotazione determina uno spostamento assiale delle forcelle 11 lungo l'asse 18 di rotazione dipendente dalla forma delle camme 21 e dal tipo di accoppiamento tra gli inseguitori 22 solidali alle forcelle e le camme 21 stesse. Le camme 21 sono conformate in modo tale che lungo l'angolo giro sia definita una serie di posizioni angolari determinate, in corrispondenza di ciascuna delle quali risulta innestata una rispettiva marcia; inoltre, le camme 21 sono conformate in modo tale che passando da una posizione angolare determinata (cioè da una marcia corrente) ad una altra posizione angolare determinata (cioè ad una altra marcia successiva) la marcia corrente e la marcia successiva vengano rispettivamente disinnestata ed innestata contemporaneamente come descritto in precedenza.
Secondo una variante illustrata nella figura 6, l'albero 16 è diviso in due metà 16a e 16b, le quali sono tra loro indipendenti, interconnesse mediante un elemento 23 di collegamento elastico e ciascuna delle quali supporta una parte delle forcelle 11.
Il cambio 1 meccanico sopra descritto presenta numerosi vantaggi, in quanto è di semplice ed economica realizzazione e soprattutto permette di effettuare un cambio di marcia molto veloce tra due marce consecutive.
Claims (8)
- R IV E N D I C A Z I O N I 1) Cambio (1) meccanico per autotrazione; il cambio (1) comprende: un primo albero (5); un secondo albero (6); una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali accoppia meccanicamente il primo albero (5) al secondo albero (6), definisce una rispettiva marcia e comprende un primo ingranaggio (7) montato sul primo albero (5) ed un secondo ingranaggio (8) che è montato sul secondo albero (6) ed ingrana permanentemente con il primo ingranaggio (7); una pluralità di sincronizzatori (9), ciascuno dei quali è montato coassiale ad un albero (6; 5) tra due ingranaggi (8; 7) di due coppie di ingranaggi ed è atto a venire attuato per innestare alternativamente i due ingranaggi (8; 7) all'albero (6; 5); ed un sistema (10) di attuazione per spostare ciascun sincronizzatore (9) alternativamente nei due versi lungo il rispettivo albero (6; 5) e comprendente una pluralità di forcelle (11), ciascuna delle quali abbraccia un rispettivo sincronizzatore (9); il cambio (1) è caratterizzato dal fatto che: le coppie di ingranaggi di due marce consecutive sono disposte in modo da venire innestate da due sincronizzatori (9) diversi; ed il sistema (10) di attuazione attua in modo indipendente i sincronizzatori (9).
- 2) Cambio (1) secondo la rivendicazione 1, in cui durante un cambio di marcia da una marcia corrente ad una marcia successiva e consecutiva con la marcia corrente il sistema (10) di attuazione attua in modo tra loro indipendente i sincronizzatori (9) dell'ingranaggio (8; 7) della marcia corrente e dell'ingranaggio (8; 7) della marcia successiva.
- 3) Cambio (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui durante un cambio di marcia da una marcia corrente ad una marcia successiva e consecutiva con la marcia corrente il sistema (10) di attuazione attua il sincronizzatore (9) dell'ingranaggio (8; 7) della marcia corrente per disinnestare dal rispettivo albero (6; 5) l'ingranaggio (8; 7) della marcia corrente stessa e contemporaneamente attua il sincronizzatore (9) dell'ingranaggio (8; 7) della marcia successiva per innestare al corrispondente albero (6; 5) l'ingranaggio (8; 7) della marcia successiva stessa.
- 4) Cambio (1) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui il primo albero (5) è un albero primario ed è atto a riceve il moto da un albero motore di un motore termico mediante l'interposizione di una frizione, ed il secondo albero (6) è un albero secondario ed è atto a trasmettere il moto a delle ruote motrici.
- 5) Cambio (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il sistema (10) di attuazione comprende una asta (12) parallela ed affiancata al secondo albero (6) e supportante le forcelle (11), ciascuna delle quali presenta un occhiello (13) calzato lungo l'asta (12) in modo scorrevole.
- 6) Cambio (1) secondo la rivendicazione 5, in cui il sistema (10) di attuazione comprende per ciascuna forcella (11) un azionatore (14) elettrico atto a spostare la forcella (11) lungo l'asta (12).
- 7) Cambio (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il sistema (10) di attuazione comprende : un terzo albero (16) parallelo ed affiancato ai primo e secondo albero (5, 6) e supportante le forcelle (11), ciascuna delle quali presenta un occhiello (17) calzato lungo il terzo albero (16) in modo scorrevole,· una pluralità di camme (21) circonferenziali, ciascuna delle quali è ricavata sulla superficie (20) esterna del terzo albero (16) ed è associata ad una rispettiva forcella (11),-una pluralità di inseguitori (22), ciascuno dei quali è solidale all'occhiello (17) di una forcella (il) ed è inserito all'interno della camma (21) associata alla propria forcella (11); ed un dispositivo (19) motore, il quale è atto a ruotare il terzo albero (16) attorno ad un proprio asse (18) di rotazione centrale.
- 8) Cambio (1) secondo la rivendicazione 7, in cui il terzo albero (16) è diviso in due metà (16a, 16b) , le quali sono tra loro indipendenti, sono tra loro collegate mediante un elemento (23) di collegamento elastico e ciascuna delle quali supporta una parte delle forcelle (11). 9} Cambio (1) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il dispositivo (19) motore è elettrico. 10) Cambio (1) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il dispositivo (19) motore riceve il moto da una leva spostata manualmente da un guidatore,
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