ITFI20120144A1 - "un rinvio ad ingranaggi per centrare la trasmissione del moto su un asse inizialmente non motorizzato" - Google Patents

Description

Descrizione a corredo della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

UN RINVIO AD INGRANAGGI PER CENTRARE LA TRASMISSIONE DEL

MOTO SU UN ASSE INIZIALMENTE NON MOTORIZZATO

Ambito dell'invenzione

La presente invenzione riguarda il settore tecnico inerente i dispositivi di trasmissione del moto.

In particolare l'invenzione si riferisce ad un innovativo rinvio ad ingranaggi il quale è integrabile ad un comune kit di trasmissione che viene normalmente installato su richiesta allo scopo di trasformare un veicolo che nasce a due ruote motrici in quattro ruote motrici, detto rinvio avendo dunque la funzione di centrare il punto di applicazione della trasmissione del moto sull'asse originariamente folle.

Brevi cenni alla tecnica nota

La figura 1 schematizza un veicolo a quattro ruote secondo arte nota, in particolare un autocarro. Ogni veicolo a quattro ruote prevede un semiasse anteriore, ai cui estremi sono vincolate due o più ruote e controllabile dallo sterzo, ed un semiasse posteriore ai cui estremi sono vincolate ulteriori due o più ruote. Generalmente questi veicoli nascono a trazione anteriore o posteriore il che significa che il motore, tramite un apposito assieme di ingranaggi, definito in gergo tecnico differenziale, trasmette il moto direttamente ad uno solo di detti due assi. L'altro asse è invece montato folle e trascinato in rotazione dalla spinta di moto generata dall'asse motorizzato. Nel caso specifico di autocarri, generalmente, la trasmissione è posteriore mentre nelle autovetture (eccetto casi rari quali ad esempio le autovetture di marca Porche) è generalmente anteriore. In detti casi, un asse è conduttore o motorizzato e l'altro è invece semplicemente folle e dunque "condotto" per trascinamento durante il moto del veicolo.

Altri autoveicoli, come i fuoristrada, sono invece a quattro ruote motrici.

E' però spesso sentita l'esigenza di modificare i veicoli che nascono a due ruote motrici in modo tale che questi diventino a quattro ruote motrici, il che significa che entrambi i due assi sono in qualche modo collegati al motore e ricevono direttamente la rotazione. Questo si traduce in un miglior controllo del mezzo di trasporto, soprattutto se destinato a percorrere percorsi impervi, neve e/o ghiaccio.

E' dunque frequente il caso in cui, a seguito dell'acquisto dell'autocarro, il proprietario si rivolga a ditte specializzate nel settore per richiedere una modifica del veicolo e dunque il montaggio di un apposito kit (commercialmente disponibile e noto da tempo) che consente di trasformare il veicolo che nasce a due ruote motrici in quattro ruote motrici.

La figura 1 di prior art schematizza questo kit. La figura 1 rappresenta dunque il motore (C) che si collega tramite un cambio (B) all'asse posteriore per mezzo di un classico differenziale (F). Allo scopo poi di trasmettere il moto anche all'asse anteriore (asse folle) è dunque previsto il montaggio del kit il quale prevede un asse girevole (G) che monta ad un suo estremo una ruota dentata (H) la quale, con rapporto di 1:1, si collega ad una corrispondente ruota dentata (Β') uscente dal cambio (B).

L'asse termina dalla parte opposta con un differenziale (D) che trasmette il moto all'asse anteriore del veicolo. In questa maniera l'asse anteriore che prima era folle è adesso motorizzato.

I componenti quali differenziali (F, D) oppure il motore o il cambio sono ben noti nello stato della tecnica e qui schematizzati a solo scopo di semplicità.

Come evidente dalla figura 1 di prior art, questo sistema, in cui l'asse (G) prende il moto di rotazione attraverso l'accoppiamento di due ruote dentate affiancate (H e B'), costringe però ad una applicazione del differenziale (D) in un punto dell'asse anteriore che non è di simmetria.

La figura 1 mostra infatti un chiaro decentramento del differenziale (D) sull'asse anteriore.

Questa decentralizzazione inevitabilmente implica notevoli problematiche tecniche. Infatti, sebbene tollerabile una decentralizzazione del differenziale montato sull'asse posteriore privo di sterzo (vedi ad esempio figura 1), tale decentralizzazione su un asse che si collega allo sterzo è causa di vibrazioni dello sterzo stesso, difetti di oscillazione delle sospensioni ed elevata rumorosità. Tali problemi sono talmente rilevanti da costringere spesso allo smontaggio definitivo del suddetto kit e il ripristino originale dell'autocarro alle condizioni iniziali con due sole ruote motrici.

E' dunque evidente il notevole dispendio di tempo, denaro e fermo macchina.

Sintesi dell'invenzione

È quindi scopo della presente invenzione fornire un innovativo dispositivo (E) ad ingranaggi che risolva almeno in parte i suddetti inconvenienti tecnici.

In particolare è scopo della presente invenzione fornire un dispositivo ad ingranaggi (E) il quale può essere facilmente integrato al Kit preesistente in modo tale che il veicolo, quando trasformato da due a quattro ruote motrici, risulti stabile, non rumoroso e non vibrante.

Questi e altri scopi sono dunque ottenuti con un dispositivo ad ingranaggi (E), o rinvio ad ingranaggi (E), come da rivendicazione 1.

II rinvio ad ingranaggi (E) è dunque applicabile ad un veicolo su cui si prevede un Kit (Β', H, G, D) per trasformare detto veicolo da due a quattro ruote motrici. Il kit (Β', H, G, D), come noto, comprende un asse girevole (G) ed un differenziale (D) che si collega all'asse folle del veicolo da sformare in asse motorizzato.

Il rinvio ad ingranaggi (E), in accordo all'invenzione, comprende dunque:

— Un asse (10) di ingresso della rotazione configurato per collegarsi con l'asse rotativo (G) del Kit (Β', H, G, D);

— Un asse (20) di uscita della rotazione configurato per collegarsi al differenziale (D);

- Un assieme (40, 50, 60) di ruote dentate connesso a detto asse di ingresso (10) e a detto asse di uscita (20) in una maniera tale per cui una rotazione impressa all'asse di ingresso (10) causa, attraverso detto assieme, una rotazione dell'asse di uscita (20);

— ed in cui la distanza (1) tra l'asse di ingresso (10) e l'asse di uscita (20) è tale per cui, quando il rinvio (E) viene interposto tra il differenziale (D) e l'asse (G) del kit, detto differenziale (D) risulta posizionato in un punto sostanzialmente centrale dell'asse del veicolo.

In accordo a questa soluzione è evidente come siano stati raggiunti tutti gli scopi prefissati dall'invenzione. In particolare, grazie al montaggio del rinvio (E), il differenziale D appartenente al kit viene adesso a trovarsi in un punto di mezzo dell'asse del veicolo a cui si applica, con un conseguente miglioramento delle caratteristiche di stabilità, ridotta rumorosità e ridotte vibrazioni del veicolo.

Vantaggiosamente detto assieme prevede un numero complessivo di ruote dentate, preferibilmente tre, tale per cui il verso di rotazione dell'asse di ingresso (10) e dell'asse di uscita (20) è il medesimo.

In questo modo non sono necessarie modifiche complesse sul differenziale D per fare in modo che il verso della rotazione dell'asse motorizzato coincida con il verso di rotazione dell'asse folle reso adesso motorizzato.

Vantaggiosamente le ruote dentate dell'assieme sono in rapporto di 1:1, in modo tale che il momento (M) in ingresso sia uguale al momento (M) in uscita.

In questa maniera si ha naturalmente una migliore stabilità complessiva del veicolo senza sbilanciamenti di potenza tra parte anteriore e posteriore del veicolo.

Vantaggiosamente le ruote dentate possono essere ad assi paralleli.

Questa soluzione, sebbene non l'unica, conferisce una notevole semplificazione strutturale.

Vantaggiosamente l'asse di uscita (20) è solidale alla ruota dentata (60) e l'asse di ingresso (10) è solidale alla ruota dentata (40).

Nel caso particolarmente semplice di sole tre ruote dentate in presa, vantaggiosamente, una sola ruota dentata (50) è interposta tra la ruota dentata (40) e la ruota dentata (60).

Vantaggiosamente l'asse di uscita (20) e l'asse di ingresso (10) sono accoppiati rotazionalmente ogni uno rispettivamente con un manicotto (80, 90).

Attraverso i manicotti, solidali agli assi, è possibile collegare facilmente il rinvio (E) da una parte all'albero G e dall'altra parte al differenziale D in maniera semplice.

E' qui descritta anche la combinazione di un rinvio ad ingranaggi (E) e di un Kit (Β', H, G, D) per trasformare un veicolo da due a quattro ruote motrici, il kit comprendendo un asse girevole (G) ed un differenziale (D) che si collega all'asse folle del veicolo, il rinvio ad ingranaggi (E) comprendendo:

— Un asse (10) di ingresso della rotazione configurato per collegarsi con l'asse rotativo (G) del Kit (Β', H, G, D);

— Un asse (20) di uscita della rotazione configurato per collegarsi al differenziale (D);

- Un assieme (40, 50, 60) di ruote dentate connesso a detto asse di ingresso (10) e a detto asse di uscita (20) in una maniera tale per cui una rotazione dell'asse di ingresso (10) causa una rotazione dell'asse di uscita (20);

— ed in cui la distanza (1) tra l'asse di ingresso (10) e l'asse di uscita (20) è tale per cui, quando il rinvio (E) viene interposto tra il differenziale (D) e l'asse (G) del kit, detto differenziale (D) risulta posizionato in un punto sostanzialmente centrale dell'asse del veicolo.

E' anche qui descritto un veicolo, preferibilmente un autocarro, caratterizzato dal fatto di comprendere un Kit (Β', H, G, D) per trasformarlo da due a quattro ruote motrici ed un rinvio ad ingranaggi (E) come descritto sopra.

E' anche qui descritto l'uso di un rinvio ad ingranaggi (E) come sopra descritto per trasformare una veicolo, preferibilmente un autocarro, che nasce a due ruote motrici in quattro ruote motrici.

E' infine qui descritto un metodo per modificare il posizionamento del differenziale (D) destinato sull'asse folle da motorizzare di un veicolo, il differenziale (D) appartenendo ad un Kit (Β', H, G, D) per trasformare detto veicolo da due a quattro ruote motrici, il metodo comprendendo l'interposizione di un rinvio ad ingranaggi (E), come sopra descritto, tra il differenziale (D) e l'asse rotativo (G) del kit (Β', H, G, D).

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e i vantaggi del presente rinvio a ruote dentate, secondo l'invenzione, risulteranno più chiaramente con la descrizione che segue di alcune forme realizzative, fatte a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui: — la figura 1 mostra un kit di trasformazione per modificare un autocarro da due a quattro ruote motrici in accordo all'arte nota;

— La figura 2 mostra l'applicazione del rinvio ad ingranaggi (E) in accordo all'invenzione in modo tale da centrare la trasmissione del moto;

— La figura 3 mostra una sezione del rinvio (E);

— La figura 4 mostra una vista dall'alto del rinvio E; — La figura 5, per maggior chiarezza, mostra una vista assonometrica complessiva;

— La figura 6 mostra in una vista assonometrica il presente rinvio quando applicato ad un veicolo e mostra un fissaggio laterale per tenerlo in posizione, l'ingresso della rotazione che viene trasmessa dall'asse G attraverso il giunto cardanico 100 e l'uscita della rotazione che va sul differenziale;

— La figura 7 mostra una ulteriore vista assonometrica del rinvio oggetto dell'invenzione.

Descrizione di alcune forme realizzative preferite Con riferimento alla figura 2 è schematizzata l'applicazione del rinvio ad ingranaggi (E) in accordo all'invenzione, il quale consente di centrare la posizione del differenziale (D), appartenente al kit, rispetto all'asse di rotazione delle ruote su cui è applicato (asse anteriore nell'esempio di figura 2).

In dettaglio la figura 3 mostra costruttivamente il rinvio ad ingranaggi (E).

Esso prevede dunque una scatola di contenimento 2 apribile in due parti (2', 2''), tra loro richiuse attraverso un sistema a viti o bulloni, ed entro cui sono alloggiati gli ingranaggi subito di seguito descritti.

La vista assonometrica di figura 5 mostra bene una delle due parti (2', 2'') con fori per l'accoglimento di viti di chiusura con il coperchio (2', 2'').

In particolare la sezione di figura 3, come anche la figura 5, mostrano tre ruote dentate le quali sono predisposte in presa entro la scatola di contenimento.

Le ruote dentate sono preferibilmente di tipo cilindrico ad assi paralleli e con rapporto di 1:1. I denti in presa delle ruote, come ad esempio si evince dalla figura 5, sono inclinati ma, in maniera indifferente, possono essere anche diritti o elicoidali.

II numero di ruote dentate deve essere tale per cui il verso di rotazione in ingresso deve essere uguale a quello in uscita.

Il rapporto di 1:1 delle ruote dentate cilindriche è importante perché consente di ottenere sull'asse di uscita 20 lo stesso momento M entrante sull'asse di ingresso 10.

Il numero di tre ingranaggi (o un numero N di ingranaggi pari a n+3, con n uguale a due o multipli di due, es: 5, 7 ecc) è importante perché in questo modo l'uscita di rotazione 20 è nello stesso verso dell'ingresso 10.

Dunque una rotazione oraria in ingresso sull'asse 10 (asse di fatto che si collega all'asse G) si trasmette in maniera identica (verso e intensità) all'asse di uscita 20 che va al differenziale D.

All'interno dell'elemento scatolare 2 sono dunque poste le suddette tre ruote dentate (40, 50, 60) tra loro in presa. La ruota dentata 60 porta solidale a sé l'albero di uscita 20 che si collega in uscita al differenziale D mentre la ruota dentata 40 si collega, o porta solidale a se, l'estremità 10 la quale a sua volta si collega con 1'asse (G).

Sempre la sezione di figura 3 mostra poi dei cuscinetti di rotazione 100 (visibili anche in figura 5) i quali sono naturalmente essenziali per sostenere la rotazione delle ruote alle velocità richieste riducendo usura e surriscaldamenti.

La figura 4 mostra poi una vista A in cui si evidenziano dall'alto le tre ruote dentate accoppiate e gli assi 10 e 20.

Come detto, strutturalmente, è preferibile che il rapporto tra le ruote dentate sia di 1:1 in modo tale che la potenza trasmessa all'asse posteriore sia uguale a quella trasmessa all'asse anteriore attraverso questo rinvio E, il tutto a beneficio della stabilità dell'autocarro. Tuttavia nulla vieterebbe un montaggio di ruote che non hanno un rapporto di 1:1.

Continuando nella descrizione strutturale dell'invenzione, l'uscita 20, che è quella come detto che si collega al differenziale, prevede una porzione dentata evidenziata anche in figura 5.

In particolare, come detto, la ruota dentata 60 termina con una estremità 20 la quale nella parte terminale è dentata. E' evidente come la parte terminale dentata possa anche essere separata e collegarsi alla estremità 20 uscente dalla ruota dentata 60.

Tale estremità dentata consente, come da figura 3 o figura 7, di poter applicare un manicotto 80 internamente scanalato in modo tale che le scanalature si accoppino con le dentature. Questo accoppiamento consente così di trascinare in rotazione il manicotto 80 quando l'asse 20 ruota per via della rotazione della ruota dentata 60. Il manicotto 80 si accoppia poi, tramite viti, al differenziale (vedi figura 6).

Una soluzione alternativa poteva prevedere l'uso di una chiavina di trascinamento, anche se sarebbe stato necessario sovradimensionarla per evitare rotture.

L'ingresso 10 della rotazione è invece meglio mostrata in figura 6 in cui un manicotto 90 (vedi figura 7) si accoppia tramite giunto cardanico 100 all'asse G (vedi figura 6). Il manicotto 90 si accoppia all'albero tramite chiavina o con estremità dentata.

II montaggio è dunque molto semplice in quanto è sufficiente integrare sul kit il presente rinvio E semplicemente interponendolo tra asse G e differenziale D (vedi figura 2).

L'interposizione prevede dunque la connessione della estremità 10, attraverso manicotto 90 e giunto cardanico 100, all'asse G e la connessione del manicotto 80 al differenziale D.

Questa interposizione può essere prevista successivamente al montaggio del kit o in combinazione al montaggio del kit.

In uso, dunque, nel caso si debba modificare un autocarro o un veicolo in genere per renderlo a quattro ruote motrici, si provvederà al montaggio del kit descritto in arte nota (figura 1). In aggiunta, come descritto in figura 2, si provvederà all'interposizione tra l'asse G e il differenziale F di un rinvio ad ingranaggi E come descritto.

In alternativa si può intervenire su un mezzo di trasporto che ha già montato il suddetto kit interponendo in un intervento successivo il rinvio E descritto.

E' evidente da quanto descritto come il diametro delle ruote dentate del rinvio E sarà non casuale ma bensì selezionato in modo tale per cui la distanza (1) tra i due assi (ingresso 10 - uscita 20) sia tale da consentire una traslazione del differenziale D sostanzialmente in corrispondenza del punto di mezzo dell'asse di rotazione delle ruote del veicolo su cui montarlo (vedi figura 2).

In base alla tipologia di veicolo è dunque possibile prevedere appositi rinvìi E.

In uso dunque la ruota 40 riceve la rotazione dall'asse 10 (dunque dall'asse G) e la trasmette inalterata (verso di rotazione e momento M) all'uscita 20 la quale si collega al differenziale anteriore D. La ruota centrale 50 trasmette inalterata la rotazione dalla ruota 40 alla ruota 60. In particolare se la ruota 40 ruota in senso orario, la ruota 50, direttamente in presa, ruota in senso antiorario e, a sua volta, la ruota 60 viene trascinata in una rotazione nuovamente in senso orario.

Sebbene indirizzata agli autocarri, la presente invenzione è applicabile a qualsiasi automezzo e per trasmettere il moto indifferentemente ad una asse non motorizzato anteriore o posteriore.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI Un rinvio ad ingranaggi (E) applicabile ad un veicolo su cui si prevede un Kit (Β', H, G, D) per trasformare detto veicolo da due a quattro ruote motrici, il kit (Β', H, G, D) comprendendo un asse girevole (G) ed un differenziale (D) che si collega all'asse folle del veicolo, il rinvio ad ingranaggi (E) comprendendo: — Un asse (10) di ingresso della rotazione configurato per collegarsi con l'asse rotativo (G) del Kit (Β', H, G, D); — Un asse (20) di uscita della rotazione configurato per collegarsi al differenziale (D); — Un assieme (40, 50, 60) di ruote dentate connesso a detto asse di ingresso (10) e a detto asse di uscita (20) in una maniera tale per cui una rotazione dell'asse di ingresso (10) causa una rotazione dell'asse di uscita (20); — ed in cui la distanza (1) tra l'asse di ingresso (10) e l'asse di uscita (20) è tale per cui, quando il rinvio (E) viene interposto tra il differenziale (D) e l'asse (G) del kit, detto differenziale (D) risulta posizionato in un punto sostanzialmente centrale dell'asse del veicolo.
2. Un rinvio ad ingranaggi (E), secondo la rivendicazione 1, in cui detto assieme prevede un numero complessivo di ruote dentate, preferibilmente tre, tale per cui il verso di rotazione dell'asse di ingresso (10) e dell'asse di uscita (20) è il medesimo.
3. 3. Un rinvio ad ingranaggi (E), secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le ruote dentate dell'assieme sono in rapporto di 1:1, in modo tale che il momento (M) in ingresso sia uguale al momento (M) in uscita.
4. 4. Un rinvio ad ingranaggi (E), secondo una o più rivendicazioni dalla 1 alla 3, in cui dette ruote dentate sono ad assi paralleli.
5. 5. Un rinvio ad ingranaggi (E), secondo una o più rivendicazioni precedenti, in cui l'asse di uscita (20) è solidale alla ruota dentata (60) e l'asse di ingresso (10) è solidale alla ruota dentata (40).
6. Un rinvio ad ingranaggi (E), secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui la ruota dentata (50) è interposta tra la ruota dentata (40) e la ruota dentata (60).
7. Un rinvio ad ingranaggi (E), secondo una o più rivendicazioni precedenti, in cui l'asse di uscita (20) e l'asse di ingresso (10) sono accoppiati rotazionalmente ogni uno rispettivamente con un manicotto (80, 90).
8. La combinazione di un rinvio ad ingranaggi (E) e di un Kit (Β', H, G, D) per trasformare un veicolo da due a quattro ruote motrici, il kit comprendendo un asse girevole (G) ed un differenziale (D) che si collega all'asse folle del veicolo, il rinvio ad ingranaggi (E) comprendendo: — Un asse (10) di ingresso della rotazione configurato per collegarsi con l'asse rotativo (G) del Kit (Β', H, G, D); — Un asse (20) di uscita della rotazione configurato per collegarsi al differenziale (D); — Un assieme (40, 50, 60) di ruote dentate connesso a detto asse di ingresso (10) e a detto asse di uscita (20) in una maniera tale per cui una rotazione dell'asse di ingresso (10) causa una rotazione dell'asse di uscita (20); — ed in cui la distanza (1) tra l'asse di ingresso (10) e l'asse di uscita (20) è tale per cui, quando il rinvio (E) viene interposto tra il differenziale (D) e l'asse (G) del kit, detto differenziale (D) risulta posizionato in un punto sostanzialmente centrale dell'asse del veicolo.
9. 9. Un veicolo, preferibilmente un autocarro, caratterizzato dal fatto di comprendere un Kit (Β', H, G, D) per trasformarlo da due a quattro ruote motrici ed un rinvio ad ingranaggi (E) in accordo ad una o più rivendicazioni precedenti dalla 1 alla 7.
10. 10. L'uso di un rinvio ad ingranaggi (E), come da una o più rivendicazioni precedenti dalla 1 alla 7, per trasformare una veicolo, preferibilmente un autocarro, che nasce a due ruote motrici in quattro ruote motrici .
11. 11. Un metodo per modificare il posizionamento del differenziale (D) sull'asse folle di un veicolo, il differenziale (D) appartenendo ad un Kit (Β', H, G, D) per trasformare detto veicolo da due a quattro ruote motrici, il metodo comprendendo l'interposizione di un rinvio ad ingranaggi (E), come da una o più rivendicazioni precedenti dalla 1 alla 7, tra il differenziale (D) e l'asse rotativo (G) del kit (Β', H, G, D).