ITMC20080160A1 - Cambio automatico ad impulsi da molle. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“CAMBIO AUTOMATICO AD IMPULSI DA MOLLE†.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un cambio automatico, in particolare per veicoli, atto a variare il rapporto di trasmissione tra un albero primario collegato all’albero motore e un albero secondario (albero condotto), in conformità al carico resistente applicato sull’albero secondario.

Molte automobili attualmente sul mercato hanno un cambio automatico, in grado di selezionare automaticamente il rapporto di trasmissione, senza l'intervento umano, semplificando notevolmente la guida. Il sistema di cambio automatico più usato à ̈ di tipo idraulico, basato sulle variazioni di pressione indicative del carico sulla ruota. Tale sistema idraulico però presenta problemi di costo, affidabilità e consumo di combustibile.

Tali problemi sono risolti almeno in parte da cambi automatici meccanici provvisti di ingranaggi di riduzione epicicloidali disposti in serie. Tuttavia gli ingranaggi epicicloidali costituiscono una certa complessità costruttiva e strutturale.

Scopo della presente invenzione à ̈ di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un cambio automatico che sia efficiente, efficace, versatile, pratico, affidabile, economico e di semplice realizzazione.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il cambio automatico secondo l’invenzione comprende: - un albero primario collegato a mezzi di motorizzazione in modo da ruotare attorno al proprio asse, - un albero secondario collegato ad un carico resistente, e

- mezzi di trasmissione atti a collegare l’albero primario all’albero secondario, in modo da variare il rapporto di trasmissione del moto tra l’albero primario e l’albero secondario, in conformità al carico applicato a detto albero secondario.

I mezzi di trasmissione comprendono un gruppo cuscinetto comprendente un anello esterno montato girevole su un anello interno attorno ad un asse di rotazione.

L’albero primario à ̈ montato solidale all’anello interno, in posizione eccentrica rispetto all’asse di rotazione del cuscinetto e l’albero secondario à ̈ montato girevole su una parte d’estremità dell’albero primario. Mezzi a molla sono interposti tra l’anello esterno del gruppo cuscinetto e l’albero secondario.

La rotazione dell’albero primario impartisce un moto di rivoluzione eccentrico all’anello esterno del gruppo cuscinetto ed i mezzi a molla si caricano e si scaricano ad ogni giro dell’albero primario. Conseguentemente i mezzi a molla forniscono impulsi di spinta all’albero secondario che ruota rispetto all’albero primario in conformità al carico su esso applicato.

Al crescere del carico applicato sull’albero secondario, aumentano gli impulsi delle molle, al diminuire del carico applicato sull’albero secondario diminuiscono gli impulsi delle molle.

Appaiono evidenti i vantaggi del cambio automatico secondo l’invenzione che si adatta in modo automatico a diversi tipi di carico, senza la necessità di prevedere una frizione e complessi sistemi di ingranaggi di riduzione.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 à ̈ una vista in prospettiva, illustrante il cambio automatico secondo l’invenzione;

la Fig. 2 à ̈ una vista posteriore del cambio automatico di Fig. 1, visto dalla parte dell’albero secondario;

la Fig. 3 Ã ̈ una vista in sezione assiale, presa lungo il piano di sezione III-III di Fig. 2; e

la Fig. 4 Ã ̈ una vista come Fig. 2, ma illustrante il gruppo cuscinetto in una posizione diversa rispetto a Fig. 2.

Con l’ausilio delle Figure viene descritto il cambio automatico secondo l’invenzione. Il cambio automatico comprende un gruppo cuscinetto, indicato complessivamente con il numero di riferimento (1).

Il gruppo cuscinetto (1) comprende un anello esterno (2) ed un anello interno (3) montato girevole entro l’anello esterno (2), tramite interposizione di elementi volventi (4), quali sfere o rulli. In questo modo l’anello interno (3) può giare entro l’anello esterno (2) attorno ad un asse di rotazione (X), indicato come asse di rotazione del cuscinetto.

All’anello esterno (2) sono fissate solidalmente quattro staffe (20) che sporgono radialmente da esso, verso l’esterno. Le staffe (20) sono disposte in posizioni diametralmente opposte ed equidistanziate tra loro di 90°. Ciascuna staffa (20) ha una forma sostanzialmente ad “S†e presenta alla sua estremità un foro (21) atto ad accogliere un’estremità a forma di gancio (61) (Fig. 3) di una molla di trazione elicoidale (6).

L’anello interno (3) prevede una flangia circolare (30) avente centro coincidente con l’asse di rotazione (X) del cuscinetto. Sulla flangia circolare (30) dell’anello interno à ̈ montato solidalmente un albero primario (P), disposto in posizione eccentrica, rispetto all’asse (X) della flangia (30).

Come mostrato in Fig. 2, l’albero primario (P) attraversa la flangia (30) ortogonalmente rispetto al piano della flangia (30). L’albero primario (P) può essere fissato solidalmente alla flangia (30) mediante saldatura o calettatura.

L’albero primario (P) à ̈ collegato ad un albero motore (non mostrato) avente asse di rotazione coincidente con l’asse (A) dell’albero primario. In questo modo il motore può impartire all’albero primario (P) una coppia (C) di rotazione attorno all’asse (A) dell’albero primario. Come risultato, l’asse (X) del cuscinetto esegue un movimento di rivoluzione attorno all’asse (A) dell’albero primario. Quindi anche l’anello esterno (2) del cuscinetto à ̈ costretto ad eseguire un movimento di rivoluzione eccentrico rispetto all’asse di rotazione (A) dell’albero primario (P).

L’asse (A) dell’albero primario (P) si trova ad una distanza (E) dall’asse (X) del cuscinetto, che definisce il grado di eccentricità dell’albero primario (P) rispetto all’asse del cuscinetto.

Sulla parte d’estremità dell’albero primario (P) al di là della flangia (30) rispetto al motore, viene calzato un albero secondario (5) nella forma di un manicotto destinato ad essere collegato al carico resistente, che nel caso di un veicolo sono appunto le ruote motrici del veicolo. L’albero secondario (5) à ̈ collegato all’asse delle ruote, in modo che l’asse delle ruote sia disposto in corrispondenza dell’asse (A) di rotazione dell’albero primario.

Tra l’albero primario (P) à ̈ l’albero secondario (5) sono interposti gruppi di cuscinetti (7), in modo che l’albero secondario (5) possa ruotare liberamente, rispetto all’albero primario (P), supportato girevolmente dai cuscinetti (7). Pertanto l’asse (A) dell’albero primario (P) coincide anche con l’asse di rotazione dell’albero secondario (5).

L’albero secondario (5) prevede una flangia circolare (50) di maggiore diametro rispetto all’albero secondario (5). La flangia (50) à ̈ solidale all’albero secondario e definisce un piano ortogonale rispetto all’asse (A) dell’albero secondario. La flangia (50) dell’albero secondario ha un diametro inferiore rispetto al diametro dell’anello esterno (2) del cuscinetto.

Nella flangia (50) dell’albero secondario sono ricavati perifericamente quattro fori (51) disposti in posizioni diametralmente opposte e distanziati angolarmente tra loro di 90°. I fori (51) della flangia (50) sono atti ad accogliere l’altra estremità a gancio (61) della molla elicoidale (6). In questo modo l’albero secondario (5) à ̈ vincolato all’anello esterno (2) del cuscinetto (1) tramite le quattro molle (6).

In seguito viene descritto il funzionamento del cambio automatico secondo l’invenzione.

Il motore mette in rotazione l’albero primario (P) attorno al suo asse (A). Come risultato, il gruppo cuscinetto esegue un moto di rivoluzione attorno all’asse (A) dell’albero primario.

Come mostrato in Fig. 2, durante il moto di rivoluzione del gruppo cuscinetto (1), alternatamente alcune molle (6) si comprimono (scaricano) ed altre molle si dilatano (caricano). Con riferimento a Fig. 2, la molla inferiore à ̈ in condizione normale, mentre la molla superiore à ̈ nella condizione di massima estensione ed esercita sull’albero secondario una forza di trazione (F1) verso l’alto. La forza (F1) à ̈ radiale rispetto all’albero secondario (5). Quindi la forza (F1) non genera alcun momento sull’albero secondario.

La molla di destra à ̈ in una condizione di estensione intermedia ed esercita sull’albero secondario una forza di trazione (F2) verso destra, con una direzione non radiale rispetto all’albero secondario. Quindi la forza (F2) genera un momento (M2) sull’albero secondario che tende a farlo ruotare in senso antiorario.

La molla di sinistra à ̈ in una condizione di estensione intermedia ed esercita sull’albero secondario una forza di trazione (F3) verso sinistra, con una direzione non radiale rispetto all’albero secondario. Quindi la forza (F3) genera un momento (M2) sull’albero secondario che tende a farlo ruotare in senso orario.

Nella particolare configurazione di Fig. 2, i momenti (M2) ed (M3) si annullano tra loro; pertanto l’albero secondario non ruota rispetto all’albero primario.

Tuttavia, quando il gruppo cuscinetto (1), durante il suo moto di rivoluzione, si sposta dalla posizione di Fig. 2, giungendo nella posizione di Fig. 4, le quattro molle (6) esercitano sulla flangia (50) dell’albero secondario (5) rispettivamente le forze di trazione F1, F2, F3 ed F4 che non sono radiali rispetto all’albero secondario e generano quindi i rispettivi momenti M1, M2, M3 ed M4 che fanno ruotare l’albero secondario (5) in senso orario.

Durante un giro di rivoluzione dell’anello esterno (3) del cuscinetto, le quattro molle (6), a turno, sono soggette ad andare in trazione massima partendo dalla posizione di riposo. Nel momento in cui le molle (6) vanno in trazione, esse accumulano energia costante, che sarà trasmessa all’albero secondario (5) al quale sono collegate le molle. Quindi, quando le molle (6) si scaricano, generano un impulso che costringe l’albero secondario (5) a ruotare nello stesso senso dell’albero primario (P). Ogni impulso generato dalle molle à ̈ costante, poiché à ̈ costante l’energia accumulata dalle molle.

Se il carico sull’albero secondario (5) si mantiene costante, aumentando o diminuendo il numero di giri dell’albero motore, si aumentano o si diminuiscono il numero di impulsi prodotti dalle molle (6) durante il movimento di rivoluzione del gruppo cuscinetto (1). Invece se il numero di giri dell’albero motore rimane costante, aumentando o diminuendo il carico sull’albero secondario (5) aumentano o diminuiscono gli impulsi delle molle.

Il cambio automatico secondo l’invenzione consente quindi di variare automaticamente e per gradi infinitesimi il rapporto di velocità fra albero primario (P) ed albero secondario (5), stabilendo sempre un perfetto equilibrio tra il lavorio del motore e il carico resistente applicato all’albero secondario (5).

L’albero secondario (5) può essere arrestato, mentre l’albero primario (P) continua a girare. Questo consente la frenata senza la necessità di utilizzare la frizione, così come l’innesto della retromarcia.

Un veicolo provvisto di un cambio tradizionale, quando passa da una strada piana ad una salita rallenta, di conseguenza si riduce il rapporto di velocità e si aumenta la potenza del motore.

Invece, quando un veicolo provvisto del cambio secondo l’invenzione passa da una strada piana ad una salita, l’albero primario (P) non varia il numero di giri dell’albero motore. L’albero secondario (5) rallenta, poiché il carico sulle ruote à ̈ maggiore e subisce un aumento di impulsi dalle molle (6) con il risultato di un aumento di energia ceduta dalle molle (6) all’albero secondario (5).

Più si riduce il rapporto di trasmissione tra albero primario (P) ed albero secondario (5), più aumentano gli impulsi delle molle verso l’albero secondario, per cui si stabilisce l’autoregolazione tra il lavoro del motore applicato all’albero primario e la coppia resistente delle ruote applicata all’albero secondario.

Anche se nei disegni e nella descrizione si à ̈ fatto specifico riferimento a quattro molle, appare evidente che l’invenzione si estende ad un numero qualsiasi di molle che lavorano indifferentemente sia in trazione che in compressione.

Alla presente forma di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Cambio automatico comprendente: - un albero primario (P) collegato a mezzi di motorizzazione in modo da ruotare attorno al proprio asse (A), - un albero secondario (5) collegato ad un carico resistente, e - mezzi di trasmissione atti a collegare l’albero primario (P) all’albero secondario (5), in modo da variare il rapporto di trasmissione del moto tra l’albero primario (P) l’albero secondario (5), in conformità al carico applicato a detto albero secondario (5), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasmissione comprendono: - un gruppo cuscinetto (1) comprendente un anello esterno (2) montato girevole su un anello interno (3) attorno ad un asse di rotazione (X), in cui detto albero primario (P) à ̈ montato solidale all’anello interno (3), in posizione eccentrica rispetto all’asse di rotazione (X) del cuscinetto e detto albero secondario (5) à ̈ montato girevole su una parte d’estremità di detto albero primario (P), e - mezzi a molla (6) interposti tra l’anello esterno (2) del gruppo cuscinetto e detto albero secondario (5).
2. 2) Cambio automatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi a molla (6) sono molle elicoidali.
3. 3) Cambio automatico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere quattro molle elicoidali (6).
4. 4) Cambio automatico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero secondario (5) comprende una flangia circolare (50) di maggiore diametro alla periferia della quale sono previsti mezzi (51) per fissare un’estremità di detti mezzi a molla (6).
5. 5) Cambio automatico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di fissaggio (51) dell’estremità della molla sono disposti sulla flangia (50) in posizioni diametralmente opposte ed equidistanziati angolarmente tra loro.
6. 6) Cambio automatico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere staffe (20) che sporgono radialmente verso l’esterno da detto anello esterno (3) del gruppo cuscinetto, per accogliere un’estremità di detti mezzi a molla (6).
7. 7) Cambio automatico secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che dette staffe sono disposte in posizioni diametralmente opposte ed equidistanziate angolarmente tra loro.
8. 8) Cambio automatico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto anello interno (3) comprende una flangia circolare (30) nella quale à ̈ montato in posizione eccentrica detto albero primario (P).
9. 9) Cambio automatico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere gruppi di cuscinetti (7) interposti tra detto albero primario (P) e detto albero secondario (5).
10. 10) Cambio automatico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero primario à ̈ collegato ad un albero motore di un veicolo e detto albero secondario (5) à ̈ collegato all’asse delle ruote motrici del veicolo.