ITFE20120013A1 - Variatore meccanico continuo ad ingranaggi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DELL INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO:

Variatore meccanico continuo ad ingranaggi

La presente invenzione propone un meccanismo che permette di variare in modo controllato e continuo la velocità di rotazione di un albero in uscita rispetto l'albero in entrata di una trasmissione meccanica utilizzando solo ruote dentate. La variazione del rapporto di trasmissione avviene con la modifica del raggio di percorrenza dei elementi interni, e non e più dipendente dal rapporto dei numero dei denti delle ruote dentate che partecipano nel ingranaggio.

Le trasmissioni a variazione continua sono state proposte da tanto tempo in diverse forme costruttive e concetti, pero solo poche idee sono state applicate in pratica. Il grande impedimento delle altre idee e stato la complessità e di conseguenza il costo dì produzione. L'attuale idea e estremamente semplice con elementi conosciuti e comunemente utilizzati ed economici. In fatti le poche applicazioni esistenti e funzionanti dei sistemi di variazione continua in giorno d'oggi sono soluzioni molto semplici ed economiche.

Un altro aspetto a favore del attuale idea e anche l’efficienza, rispetto altre soluzioni, dove il consumo di energia per realizzare il trasferimento meccanico e il controllo nel attuale meccanismo e migliore di altre invenzioni già esistenti.

Questo tipo di trasmissione a variazione continua può essere utilizzata per muovere automobili, motocicli, attrezzi agricoli, navi, in industria meccanica, ecc per ampliare il campo di lavoro di qualsiasi motóre sia termico, elettrico, a vapore, generatori, ecc.

Altrettanto importante e la possibilità di controllare e adattare il numero di giri in uscita, in modo rapido, per gestire qualsiasi variazione o necessita, senza intervenire sul regime del motore che può rimanere nei parametri di efficienza massima e minor consumi.

Il variatore e composto da due parti, in questo caso identiche come dimensioni e componenti, di qui la prima parte che comprende l'albero in entrata, e l'albero in uscita con la sua ruota scanalata sono fìsse, invece la seconda parte è mobile. La variazione de rapporti di trasmissione è proporzionale al spostamento (Ts) del carrello guidato (10) della seconda parte del variatore

La prima parte del variatore comprende un albero in entrata (1) su qui è collegato una ruota dentata motrice (2). La ruota dentata motrice (2) è sempre ingranata con una serie di pignoni satelliti interni (5) che sono guidati dalle staffe (6) l'albero unione staffe (4) e una serie di distanziali.

Ogni pignone satelliti (5) è montati sul suo albero (4) attraverso dei meccanismi (3) tipo ruota libera. Sullo stesso albero (4) dalla parte opposta del albero motore (1) sono montati dei rulli (8) di trasferimento sempre incanalati nelle guide della ruota scanalata di trasferimento (7) montata sul carrello mobile (10). La seconda parte del variatore e quasi identica alla prima dove pero il moto rotatorio verrà trasmesso attraverso l'albero mobile (9) collegato saldamente alia ruota scanalata (7), e dove l'albero in uscita (12) collegato saldamente alla ruota scanalata (14) sono fissi sul telaio (13). L'attuale variatore è unidirezionale, quindi funziona solo se l'albero (1) in entrata riceve il moto rotatorio nel senso richiesto, altrimenti l'albero (1) girerà a vuoto per colpa dei meccanismi (3) tipo ruota libera.

L'attuale meccanismo lavora come riduttore variabile dove una prima riduzione avviene sulla ruota ruota scanalata di trasferimento (7), e una seconda riduzione avviene sulla ruota ruota scanalata in uscita (14), in questo caso costruttivo con lo stesso rapporto per ogni parte, ottenendo alla fine una doppia riduzione. Quando l'asse del albero (1) è allineato al asse del albero (9) il rapporto e di 1:1, invece alla massima distanza di traslazione (Ts) del carrello (10) si ottiene il minor rapporto finale.

Quando il carrello (10) viene spostato e l'albero (1) inizia la rotazione, e di conseguenza la ruota dentata motrice (2), il movimento viene trasferito ai pignoni satelliti (5) che sono tutti ingranarti in modo permanente con la ruota motrice (2). I meccanismi (3) tipo ruota libera non permetteranno la rotazione solo al pignone o pignoni che geometricamente formano il raggio minore tra il rullo guida (8) rispetto al asse di rotazione del albero (9) e di conseguenza il moto rotazione vera trasferito alla ruota scanalata di trasferimento (7). I altri pignoni satelliti (5) continueranno a girare liberamente intorno alla ruota motrice (2), spinti dai rulli (8) guidati nella ruota scanalata di trasferimento (7).

Quindi i pignoni satelliti (5) non trasmettono il moto rotatorio nella loro rotazione ma solo quando rimangono bloccati. In ogni modo con la rotazione dai rulli (8) guidati nella ruota scanalata di trasferimento (7) imo dopo l'altro i pignoni satelliti (5) che descrivono raggi variabili, partecipano al trasferimento del moto rotatorio. Q punto di scambio tra pignoni (5), quando uno finisce il trascinamento e un altro seguente inizia la sua fase di trascinamento, si trova al momento che l'asse che unisce i centri di rotazione diventa perpendicolare sul piano di traslazione come nella tavola 2.

raggio dove viene effettuato il scambio dei pignoni (S) non e uguale al raggio massimo, quindi il variatore effettua una lieve variazione del raggio di trascinamento durante il funzionamento a distanza di traslazione (TS) costante. Il raggio sulla ruota (7) si modifica partendo da un raggio più grande al punto di scambio, vedi tavola 2 posizione 2, e diminuisce fino al punto minimo, vedi tavola 2 posizione 1.

Tutta via le variazioni sono molto piccole, dipendendo dalle scelte dimensionali dei componenti, e non influiscono in modo radicale sul funzionamento del variatore.

In modo analogo per la seconda parte del variatore, la ruota (7) saldamente collegata con l'albero mobile (9) trasmettono la rotazione alla seconda ruota (2) e di conseguenza ai pignoni satelliti (5). Uno dopo l'altro i pignoni satelliti (5), che descrivono raggi variabili, partecipano al trasferimento del moto rotatorio alla ruota scanalata di trasferimento (14) e l'albero in uscita (12), con l'aiuto dei meccanismi (3) tipo ruota libera.

Un caso particolare nella geometria del meccanismo e il fatto che solo quando l'asse del albero motore (1) e concentrica al asse del albero mobile (9) dove tutti i pignoni partecipano al trasferimento del moto rotatorio e il rapporto di trasmissione e 1 : 1.

Un numero maggiore di pignoni satelliti (4) ingranati con la ruota ricevente permette un scambio più frequente tra i pignoni mantenendo il raggio al momento del scambio quasi uguale a quello minimo ottenuto sul piano di traslazione (TS).

L'attuale variatore riesce a guidare i rulli (8) in modo da descrivere un raggio inferiore (Rout) sulla ruota (7) e rispettivamente sulla ruota (14) in confronto il raggio costante (Rin) sviluppato intorno ai alberi (1) e rispettivamente (9), come esemplificato nella tavola 2.

Per calcolare il rapporto finale si usano le formule conosciute i1=n2/n1, dove il e il rapporto della prima parte del variatore e i2=n3/n2, dove i2e il rapporto della seconda parte del variatore. Con ili viene rappresentato in numero giri in entrata sul albero (1), n2rappresenta in numero giri in sul albero mobile (9), e con n3viene rappresentato in numero giri in uscita sul albero (12). Quindi il rapporto finale può essere calcolato con la formula if=i1* i2.

La formula di prima si può riscrivere anche nel seguente modo: i1=R2/ R1, e i2=R3/ R2. Dove R2 rappresenta il raggio tra la prima parte e la seconda parte del variatore, e R3rappresenta il raggio tra la seconda parte del variatore e l'albero in uscita. Dato che sia il raggio R2che il raggio R3ottenuti in fase di trasferimento del moto sono leggermente variabili per calcolare il valore molto vicino alla realtà si può fare la media tra il raggio sul punto di scambio Rsc e il raggio minimo Rmin come esemplificato nella tavola 2.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Il presente meccanismo realizza la variazione del rapporto di trasmissione con il spostamento del asse del albero in uscita rispetto al albero in entrata costringendo i elementi interni di collegamento di percorrere raggi variabili, utilizzando una catena cinematica composta da elementi come segue. Sul albero in entrata è montata una ruota dentata motrice intorno a qui sono guidati dei pignoni satelliti sempre ingranati con la ruota motrice. Ogni pignone satellite è montato sul suo albero, guidato intorno alla ruota motrice, attraverso dei meccanismi tipo ruota libera che permettono la rotazione solo in un senso. Sullo stesso albero guidato sono montati dei elementi di collegamento, che permettono la rotazione sul asse del albero guidato, e nello stesso tempo permettono la traslazione a varie distanze nelle guide radiali della ruota condotta, montata su un supporto mobile che permette lo spostamento del asse del albero in uscita rispetto al albero in entrata, e la variazione del raggio in uscita.
2. 2. Il presente meccanismo secondo la rivendicazione 1, utilizza per ogni uno dei pignoni satelliti un meccanismo tipo ruota libera che permete a tutti pignoni di rimanere ingranati alla loro ruota motrice, e ad almeno uno dei pignoni, in particolare quello che percorre il raggio minore rispetto l’asse del albero in uscita, di trasferire continuamente il moto verso l'albero in uscita. I pignoni satelliti non trasmetono il moto rotatorio nella loro rotazione ma solo quando il pignone rimane bloccato dalla ruota libera, trascinando con se l'elemento di collegamento che si trova sullo stesso albero e di conseguenza la ruota condota.
3. 3. Il presente meccanismo secondo la rivendicazione 1 e 2, ha come rapporto di trasmissione il raggio costante formato dai pignoni satelliti intorno al asse del albero motore, e il raggio formato dai elementi di collegamento e l'asse del albero in uscita.
4. 4. Il presente meccanismo secondo la rivendicazione 1, 2 e 3, può funzionare assestante trasmetendo il moto rotatorio dal albero mobile in uscita ai elementi cinematici flessibili tipo catena o cinghia, oppine appaiando due meccanismi simili, dove l'albero mobile in uscita del primo meccanismo diventa un albero d'entrata per il secondo meccanismo (albero intermedio), e il albero in uscita può rimanere fisso spostando l'intero secondo meccanismo. In questo modo l'albero in entrata e quello in uscita rimangono fissi e solo l’albero intermedio, con tutti i elementi afferenti mobile.
5. 5. Il presente meccanismo secondo la rivendicazione 1, 2, 3 e 4, permete di utilizzare la ruota motrice dentate esternamente, oppure dentate internamente, mantenendo lo stesso concetto di funzionamento.