ITCR20080004A1 - UNIVERSAL TRANSMISSION BOX - Google Patents
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Abstract
Description
“Scatola di trasmissione universale”, "Universal transmission box",
DESCRIZIONE DESCRIPTION
L’invenzione riguarda il settore delle macchine operatrici quali pompe, compressori, ventilatori e aspiratori, ecc..., per impiego nel settore hobbistico, manutenzione e lavaggio auto, officine, pulizia anche a livello professionale, e via dicendo. L’invenzione riguarda, in particolare, un sistema di trasmissione universale applicabile ad una macchina “combinata” con due o più dispositivi operatori, per esempio una pompa ad alta pressione, un compressore d’aria e un aspiratore azionati da un solo motore in modo indipendente. The invention concerns the sector of operating machines such as pumps, compressors, fans and vacuums, etc ..., for use in the hobby sector, car maintenance and washing, workshops, cleaning even at a professional level, and so on. The invention relates, in particular, to a universal transmission system applicable to a "combined" machine with two or more operating devices, for example a high-pressure pump, an air compressor and an aspirator driven by a single motor so independent.
Da una domanda di brevetto depositata dallo stesso richiedente con il N. CR2005A000009 è noto un gruppo di trasmissione per macchine combinate del tipo anzidetto, comprendente un albero di ingresso, una pluralità di alberi di uscita e almeno un cuscinetto a ruota libera disposto per trascinare un rispettivo albero di uscita. Con il termine di cuscinetto a ruota libera si intende un cuscinetto che trasmette il movimento in un senso di rotazione detto di “ingranamento” o di “bloccaggio", mentre è folle nel senso opposto. La macchina combinata, oltre a detto gruppo di trasmissione, comprende essenzialmente un motore e due (o più) dispositivi operatori, per esempio una pompa e un compressore oppure una pompa, un compressore e un aspiratore o pompa vuoto. Invertendo la direzione di rotazione dell’albero motore, si arrestano alcune delle macchine operatrici e contemporaneamente se ne azionano altre, in base al senso di bloccaggio dei cuscinetti a ruota libera. A transmission unit for combined machines of the aforesaid type is known from a patent application filed by the same applicant with the number CR2005A000009, comprising an input shaft, a plurality of output shafts and at least one freewheel bearing arranged to drive a respective output shaft. The term freewheel bearing means a bearing that transmits movement in a direction of rotation called "meshing" or "locking", while it is idle in the opposite direction. The combined machine, in addition to said transmission unit, essentially comprises a motor and two (or more) operating devices, for example a pump and a compressor or a pump, a compressor and an aspirator or vacuum pump. By reversing the direction of rotation of the motor shaft, some of the operating machines are stopped and others are activated at the same time, according to the locking direction of the freewheel bearings.
Questo gruppo di trasmissione può inoltre comprendere una frizione da posizionarsi sull’albero d’ingresso, preferibilmente di tipo magnetico, che interrompe il comando ai mezzi accessori, mantenendo però il motore acceso. This transmission unit can also comprise a clutch to be positioned on the input shaft, preferably of the magnetic type, which interrupts the command to the accessory means, while keeping the engine running.
Un’altra soluzione ideata dal richiedente è nota dalla domanda di brevetto N. CR2005A000018 che si basa sostanzialmente sullo stesso principio, ma prevede la possibilità di impiegare anche motori a scoppio a quattro tempi, che possono essere preferibili per macchine professionali, quando sono richieste potenze rilevanti e/o indipendenza dalla rete elettrica. Another solution devised by the applicant is known from patent application No. CR2005A000018 which is substantially based on the same principle, but provides for the possibility of using also four-stroke internal combustion engines, which may be preferable for professional machines, when powers are required. significant and / or independence from the electricity grid.
E’ noto che motori di tale tipo possono girare solo in un senso, a causa del diagramma di distribuzione non simmetrico. It is known that motors of this type can only turn in one direction, due to the non-symmetrical distribution diagram.
Si è reso quindi necessario inserire un dispositivo invertitore, posizionato tra il motore e il gruppo di trasmissione, atto ad invertire selettivamente il senso di rotazione trasmesso al detto albero di ingresso del gruppo di trasmissione. Detto dispositivo invertitore può essere di qualsiasi tipo noto, ad esempio meccanico ad ingranaggi oppure idraulico. It has therefore become necessary to insert an inverter device, positioned between the engine and the transmission unit, able to selectively reverse the direction of rotation transmitted to said input shaft of the transmission unit. Said reversing device can be of any known type, for example mechanical with gears or hydraulic.
Queste descritte soluzioni costruttive sono efficaci e si prestano sia alla modifica di macchine esistenti che allo sviluppo di progetti specifici; permangono tuttavia alcuni limiti e svantaggi. These construction solutions described are effective and lend themselves both to the modification of existing machines and to the development of specific projects; however, some limitations and disadvantages remain.
La prima versione richiede un motore con senso di rotazione invertibile: questo può essere solo elettrico, con opportuno selettore atto a invertire la rotazione, oppure a combustione interna, purché in grado di girare in entrambi i sensi, e quindi del solo tipo detto “a due tempi”. Esclude quindi la possibilità d’impiego di un motore a scoppio “a quattro tempi”, diesel o benzina. The first version requires a motor with an invertible direction of rotation: this can only be electric, with a suitable selector for reversing the rotation, or internal combustion, as long as it is able to rotate in both directions, and therefore only of the type called "a two times ". It therefore excludes the possibility of using a "four-stroke" petrol or diesel engine.
La seconda versione permette l’utilizzo di un qualsiasi motore, anche i più potenti motori a scoppio, salvo l'inserimento di un dispositivo invertitore. Si tratta di una modifica generalmente non difficoltosa, ma bisogna comunque intervenire, smontando e/o modificando alcune parti, nel caso di macchine già in commercio, e aumentare i costi e i tempi di lavorazione nel caso della produzione di nuove macchine. The second version allows the use of any engine, even the most powerful internal combustion engines, except for the insertion of an inverter device. This is a generally not difficult modification, but it is still necessary to intervene, disassembling and / or modifying some parts, in the case of machines already on the market, and to increase the costs and processing times in the case of the production of new machines.
Lo scopo dell’invenzione è di superare questi inconvenienti. The purpose of the invention is to overcome these drawbacks.
Più in dettaglio, gli scopi principali sono: rendere possibile l’azionamento selettivo, anche non simultaneo, di più macchine operatrici, mediante l’utilizzo di qualsiasi tipo di motore elettrico, idraulico, oppure a scoppio, “a due o a quattro tempi”, senza la necessità di utilizzare invertitori; svincolare, se necessario, la velocità delle macchine da quella del motore. More in detail, the main purposes are: to make it possible to selectively operate, even if not simultaneously, several operating machines, through the use of any type of electric, hydraulic, or petrol engine, "two or four stroke", without the need to use inverters; if necessary, release the speed of the machines from that of the motor.
Gli scopi sono raggiunti con una scatola di trasmissione universale comprendente almeno un albero di trazione in ingresso, avente una prima estremità associabile a mezzi motori, e una pluralità di alberi condotti in uscita, associabili a macchine operatrici, caratterizzata dal fatto che detto albero di trazione comprende una seconda estremità a sua volta associabile a detti mezzi motori. The purposes are achieved with a universal transmission box comprising at least one input traction shaft, having a first end which can be associated with motor means, and a plurality of output driven shafts, which can be associated with operating machines, characterized in that said traction shaft comprises a second end which in turn can be associated with said motor means.
La scatola di trasmissione può essere sostanzialmente di qualsiasi forma, perché cava. The gearbox can be basically of any shape, because it is hollow.
Secondo un aspetto preferito dell’invenzione alle due estremità dell’albero di trazione sono associati giunti di tipo noto, atti a consentire il collegamento rapido con un albero di detti mezzi motori. Secondo un altro aspetto preferito dal punto di vista costruttivo, il collegamento tra l’albero di trazione e gli alberi condotti può avvenire a mezzo di ingranaggi, quali ruote dentate, montati su cuscinetti a ruota libera o su frizioni di tipo noto, da scegliersi ad esempio tra frizioni magnetiche, meccaniche, idrauliche o a variazione di giri, selettivamente attivabili a comando. According to a preferred aspect of the invention, at the two ends of the traction shaft there are associated joints of a known type, designed to allow rapid connection with a shaft of said motor means. According to another preferred aspect from the constructive point of view, the connection between the drive shaft and the driven shafts can take place by means of gears, such as toothed wheels, mounted on free-wheel bearings or on known clutches, to be chosen to for example between magnetic, mechanical, hydraulic or speed variation clutches, which can be selectively activated on command.
Un’ulteriore variante di realizzazione prevede la sostituzione degli ingranaggi a ruote dentate con un sistema meccanico di cinghie e pulegge, da montarsi indifferentemente sempre su cuscinetti a ruota libera piuttosto che su frizioni. A further variant of construction involves the replacement of the toothed wheel gears with a mechanical system of belts and pulleys, to be mounted indifferently always on freewheel bearings rather than on clutches.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, qualsiasi gruppo di trasmissione sopracitato può comprende anche una frizione sull’albero di trazione in ingresso, preferibilmente di tipo magnetico, atta a consentire di interrompere il trasferimento del moto tra i mezzi motori e l’albero di trasmissione senza spegnere i detti mezzi motori. Il vantaggio principale dell’invenzione risiede quindi nella possibilità di impiego di qualsiasi tipo di motore, particolarmente di motori non dotati di rotazione invertibile, permettendo comunque l’inversione del senso di rotazione dell’albero di trazione rispetto agli alberi condotti, grazie alla possibilità di associare detti mezzi motori ad una o all’altra estremità dell’albero dì trazione According to a further aspect of the invention, any of the aforementioned transmission units can also comprise a clutch on the input drive shaft, preferably of the magnetic type, suitable for interrupting the transfer of motion between the motor means and the transmission shaft. without turning off the said motor means. The main advantage of the invention therefore lies in the possibility of using any type of motor, particularly motors not equipped with reversible rotation, allowing in any case the inversion of the direction of rotation of the drive shaft with respect to the driven shafts, thanks to the possibility of associating said motor means to one or the other end of the traction shaft
Vantaggiosamente è possibile utilizzare come motore di azionamento dell’albero di trazione un qualsiasi elettro-utensile di tipo noto, ad esempio un trapano mobile o a colonna, una fresa, un flessibile, ecc. Advantageously, it is possible to use any known type of electric tool as the drive motor of the traction shaft, for example a mobile or column drill, a cutter, a hose, etc.
Si può utilizzare, come motore, un gruppo motore-pompa o simile, o anche un gruppo elettro-generatore formato da generatore elettrico e motore a scoppio, mettendo in questo caso a disposizione una sorgente di energia elettrica per ulteriori attrezzi come trapano, saldatore, ecc. A motor-pump unit or similar can be used as a motor, or even an electro-generator unit consisting of an electric generator and an internal combustion engine, in this case providing a source of electrical energy for additional tools such as a drill, welder, etc. etc.
L’invenzione evita l'inserimento di invertitori da posizionarsi tra i mezzi motori e la scatola di trasmissione, e gli svantaggi che ne potrebbero derivare in termini di costi e tempi di lavorazione. The invention avoids the insertion of inverters to be positioned between the motor means and the transmission box, and the disadvantages that could arise in terms of costs and processing times.
Sempre vantaggiosamente non esistono più limitazioni sulla tipologia di macchine accessorie, da applicarsi sugli alberi condotti, ad esempio pompe, compressori, aspiratori o ventilatori, frese, mole, ecc. . . Always advantageously, there are no longer any limitations on the type of accessory machines, to be applied on the driven shafts, for example pumps, compressors, aspirators or fans, cutters, grinding wheels, etc. . .
I vantaggi dell’invenzione saranno maggiormente evidenti nel seguito, in cui viene descritta una modalità preferita di realizzazione, a titolo esemplificativo e non limitativo, e con l’aiuto delle figure dove: le Fig. 1 , 2, 3 e 4 rappresentano schemi esemplificativi di quattro possibili varianti dell’invenzione applicabili ad una qualsiasi macchina combinata; The advantages of the invention will be more evident in the following, in which a preferred embodiment method is described, by way of non-limiting example, and with the help of the figures where: Figs. 1, 2, 3 and 4 represent exemplary diagrams of four possible variants of the invention applicable to any combined machine;
le Fig. 5 e 7 rappresentano viste schematiche assonometriche di scatole di trasmissione a forma di parallelepipedo e cilindro; Figs. 5 and 7 represent axonometric schematic views of parallelepiped and cylinder-shaped transmission boxes;
la Fig. 6 rappresenta una generica sezione trasversale della scatola di trasmissione di Fig. 5. Fig. 6 represents a generic cross section of the transmission box of Fig. 5.
Lo schema di Fig. 1 illustra una scatola di trasmissione 1 atta a collegare un motore M provvisto di un albero 3 ad opportune macchine operatrici, per esempio una pompa ad alta pressione H, un compressore C e una ventola aspirante V. The diagram of Fig. 1 illustrates a transmission box 1 suitable for connecting a motor M provided with a shaft 3 to suitable operating machines, for example a high-pressure pump H, a compressor C and a suction fan V.
Il motore M è indifferentemente di tipo elettrico, a scoppio a due o quattro tempi, con generatore elettrico, con un unico senso di rotazione dell’albero 3. The M engine is indifferently of the electric type, with two or four-stroke combustion, with an electric generator, with a single direction of rotation of the shaft 3.
La scatola di trasmissione 1 comprende essenzialmente un albero di trazione in ingresso 2 avente una prima ed una seconda estremità situate all’esterno di detta scatola e una pluralità di alberi condotti in uscita 4a-4c collegati tra di loro con un sistema di trasmissione noto. L’albero di trazione 2 presenta alle sue due estremità due giunti 5a-5b, ad esempio ad accoppiamento di forma, o altri mezzi di collegamento di tipo noto, che consentono l’aggancio dell’albero 3 dei mezzi motori M e quindi l’attivazione della trasmissione del moto rotazionale tra l’albero motore 3 e l’albero di trazione 2. The transmission box 1 essentially comprises an input traction shaft 2 having a first and a second ends located outside said box and a plurality of output driven shafts 4a-4c connected to each other with a known transmission system. The traction shaft 2 has at its two ends two joints 5a-5b, for example with form coupling, or other connection means of a known type, which allow the coupling of the shaft 3 of the motor means M and therefore the activation of the transmission of the rotational motion between the drive shaft 3 and the drive shaft 2.
Lo schema di Fig. 1 si riferisce più in dettaglio ad una The diagram of Fig. 1 refers in more detail to a
a ingranaggi, con un pignone 7 calettato sull’albero di trazione in ingresso 2, che aziona una serie di ruote dentate 8a-8c. gear, with a pinion 7 keyed on the input drive shaft 2, which drives a series of toothed wheels 8a-8c.
Le ruote dentate 8a-8c sono collegate agli alberi di uscita 4a-4c tramite cuscinetti a ruota libera 9a-9c. In sostanza, ciascun cuscinetto a ruota libera presenta un anello interno fissato all’albero, e un anello esterno fissato alla ruota dentata. The sprockets 8a-8c are connected to the output shafts 4a-4c by freewheel bearings 9a-9c. Basically, each freewheel bearing has an internal ring fixed to the shaft, and an external ring fixed to the toothed wheel.
Questo montaggio è vantaggioso in termini di compattezza e semplicità; le ruote dentate sono sempre in presa e, durante il funzionamento, sono sempre in rotazione, ma la potenza meccanica si trasferisce all’albero di uscita solo nel senso di ingranamento del corrispondente cuscinetto a ruota libera; viceversa la ruota dentata gira “folle” sul proprio albero. Alternativamente si possono spostare i mezzi motori M collegando l’albero motore 3 al giunto opposto, facendo perciò lavorare gli alberi in uscita associati agli ingranaggi che prima giravano “in folle”. This assembly is advantageous in terms of compactness and simplicity; the gear wheels are always engaged and, during operation, are always rotating, but the mechanical power is transferred to the output shaft only in the direction of meshing of the corresponding freewheel bearing; vice versa, the toothed wheel turns "idly" on its own shaft. Alternatively, the motor means M can be moved by connecting the motor shaft 3 to the opposite joint, thus making the output shafts associated with the gears that previously turned "in neutral" work.
Lo schema di Fig. 2 , pur mantenendo le stesse caratteristiche principali sopracitate, include un collegamento in cui le ruote dentate 8a-8c sono montate su frizioni 10a-10c di tipo noto. Oltre alle classiche frizioni di tipo meccanico, si possono scegliere ad esempio frizioni idrauliche, che trasmettono energia in modo uniforme, attraverso un vortice di olio o lubrificante in pressione; oppure frizioni magnetiche che, mancando le superfici a contatto a strisciamento, riducono notevolmente i problemi di usura. The diagram of Fig. 2, while maintaining the same main characteristics mentioned above, includes a connection in which the toothed wheels 8a-8c are mounted on clutches 10a-10c of a known type. In addition to the classic mechanical clutches, it is possible to choose, for example, hydraulic clutches, which transmit energy in a uniform way, through a vortex of oil or lubricant under pressure; or magnetic clutches which, in the absence of sliding contact surfaces, considerably reduce wear problems.
Negli schemi in Fig. 3 e 4 la trasmissione tra l’albero di trazione 2 e gli alberi condotti 4a-4c avviene tramite elementi flessibili, nello specifico a mezzo di cinghie 12 e pulegge 11 calettate sull’albero di trazione 2. In the diagrams in Fig. 3 and 4, the transmission between the traction shaft 2 and the driven shafts 4a-4c takes place via flexible elements, specifically by means of belts 12 and pulleys 11 keyed on the traction shaft 2.
In Fig. 3 è mostrato il sistema a cinghie 12, in cui le pulegge 13a-13c degli alberi condotti 4a-4c, in modo equivalente alle ruote dentate 8a-8c, sono montate su cuscinetti a ruota libera 9a-9c; mentre in Fig. 4 le pulegge 14a-14c sono collegate a frizioni 10a-10c di tipo noto, da scegliersi, sempre, tra quelle sopracitate. In Fig. 3 the belt system 12 is shown, in which the pulleys 13a-13c of the driven shafts 4a-4c, in a manner equivalent to the toothed wheels 8a-8c, are mounted on freewheel bearings 9a-9c; while in Fig. 4 the pulleys 14a-14c are connected to known types of clutches 10a-10c, always to be chosen from among those mentioned above.
Queste tipologie di collegamenti flessibili assicurano una trasmissione del moto assolutamente sincrona, silenziosa, con un ottimo rendimento e una ridotta esigenza di manutenzione. L’elevata inestensibilità delle cinghie trasmette il movimento in assenza di apprezzabili cedimenti e si verifica un carico radiale minimo sugli alberi e sui supporti. These types of flexible connections ensure absolutely synchronous, silent motion transmission, with excellent efficiency and reduced maintenance requirements. The high inextensibility of the belts transmits movement in the absence of appreciable sagging and there is a minimum radial load on the shafts and supports.
Per quanto riguarda la possibilità di invertire la rotazione sfruttando il doppio giunto 5a-5b sull’albero di trazione 2, vale lo stesso ragionamento sopra esposto. As for the possibility of reversing the rotation using the double joint 5a-5b on the traction shaft 2, the same reasoning above applies.
In tutti gli schemi previsti, il gruppo di trasmissione, oltre alla scatola 1 può comprendere, internamente od esternamente, in via opzionale, una frizione 6 sull’albero di ingresso 2, che consente di “staccare” il motore senza spegnerlo. La frizione 6, se presente, è preferibilmente di tipo magnetico. In all the schemes provided, the transmission unit, in addition to the box 1, can optionally include, internally or externally, a clutch 6 on the input shaft 2, which allows you to "disconnect" the engine without turning it off. The clutch 6, if present, is preferably of the magnetic type.
I rapporti tra l’albero di trazione in ingresso 2 e gli alberi di uscita 4a-4c sono liberi: in pratica il gruppo di trasmissione può costituire un riduttore, un moltiplicatore, o essere semplicemente in rapporto 1:1; i rapporti degli alberi di uscita 4a-4c possono essere uguali tra loro, oppure differenziati a seconda del tipo di macchina o presa di forza esterna che si prevede di associare a ciascun albero. The ratios between the input drive shaft 2 and the output shafts 4a-4c are free: in practice, the transmission unit can constitute a reducer, a multiplier, or simply be in a 1: 1 ratio; the ratios of the output shafts 4a-4c can be equal to each other, or differentiated according to the type of machine or external power take-off which is expected to be associated with each shaft.
Il numero e la posizione degli alberi di uscita può ovviamente variare, secondo le esigenze: ad esempio in Fig. 5 è illustrata una scatola di trasmissione 1 a forma di parallelepipedo, con quattro alberi condotti in uscita 4a-4d, collegati a quattro macchine accessorie, quali, ad esempio, una pompa ad alta pressione H, un compressore C, una ventola aspirante V e una sega circolare S. The number and position of the output shafts can obviously vary, according to requirements: for example, Fig. 5 shows a parallelepiped-shaped transmission box 1, with four output driven shafts 4a-4d, connected to four accessory machines , such as, for example, a high-pressure pump H, a compressor C, a suction fan V and a circular saw S.
Questi alberi in uscita giacciono su un piano ortogonale rispetto alla direzione dell’asse di rotazione dell’albero di trazione 2, come mostrato dalla sezione trasversale in Fig. 6. Il moto viene trasmesso a mezzo di ingranaggi meccanici conici 15a-15d del tipo detto a “coppia conica”, sui quali vengono montati i cuscinetti a ruota libera 9a-9b, o eventuali frizioni. These output shafts lie on a plane orthogonal with respect to the direction of the rotation axis of the drive shaft 2, as shown by the cross section in Fig. 6. The motion is transmitted by means of bevel mechanical gears 15a-15d of the above type with "bevel gear", on which the freewheel bearings 9a-9b, or any clutches, are mounted.
Il Fig. 7 è mostrata un’ulteriore versione dell’invenzione in oggetto, in cui la scatola di trasmissione 1 è a forma cilindrica e i tre alberi condotti 4a-4c sono disposti a 120 gradi, parallelamente all’albero motore di trazione 2. Fig. 7 shows a further version of the invention in question, in which the transmission box 1 is cylindrical in shape and the three driven shafts 4a-4c are arranged at 120 degrees, parallel to the traction motor shaft 2.
Secondo una variante preferita, la scatola di trasmissione 1 può presentare forma ad “Ώ”, tale da permettere di utilizzarne i tratti piani per il fissaggio su superfici di lavoro o di altri macchinari. According to a preferred variant, the transmission box 1 can have a "Ώ" shape, such as to allow its flat sections to be used for fastening to work surfaces or other machinery.
Sfruttando l’invenzione, si possono realizzare macchine combinate del tipo esemplificato nelle figure, o anche assetti più complessi, potendo utilizzare qualsiasi mezzo accessorio, anche quelli che funzionano a senso inverso rispetto alla direzione del moto di rotazione del motore, grazie al doppio giunto posizionato agli estremi dell’albero di trazione. By exploiting the invention, it is possible to realize combined machines of the type exemplified in the figures, or even more complex arrangements, being able to use any accessory means, even those that work in the opposite direction with respect to the direction of rotation of the motor, thanks to the double joint positioned at the ends of the drive shaft.
L’invenzione si presta ad essere applicata come kit per realizzare macchine combinate e multiuso, dotate di qualsiasi tipologia di motore, raggiungendo gli scopi sopra enunciati. E’ chiaro che le possibilità di applicazione non si limitano alle macchine operatrici citate, ma si estendono potenzialmente a qualsiasi macchina utilmente azionabile con il motore prescelto. The invention lends itself to be applied as a kit to create combined and multipurpose machines, equipped with any type of engine, achieving the purposes set out above. It is clear that the application possibilities are not limited to the aforementioned operating machines, but potentially extend to any machine that can be usefully operated with the chosen engine.
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