ITMI20082082A1 - Sistema di trasmissione ad albero per motoveicoli - Google Patents
Sistema di trasmissione ad albero per motoveicoliInfo
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Description
SISTEMA DI TRASMISSIONE AD ALBERO PER MOTOVEICOLI
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero per motoveicoli.
Ad oggi la produzione mondiale di motoveicoli prevede che la trasmissione della coppia motrice dal motore alla ruota, nella quasi totalità dei casi la ruota posteriore, sia principalmente realizzata tramite:
- catena di trasmissione metallica;
- cinghia dentata, sincrona o meno;
- albero torsionalmente rigido, almeno da un punto di vista cinematico, ma flessionalmente articolato per permettere lo scuotimento della sospensione ed il recupero di eventuali disallineamenti di progetto o di imperfetto montaggio.
Sono noti i pregi ed i difetti dei vari sistemi. In particolare, per una trasmissione ad albero si ricorre usualmente ad un albero torsionalmente rigido (o idealmente tale, a meno di sistemi di ammortizzamento) su cui sono posti uno o più giunti di cardano. Il numero di giunti di cardano impiegati è principalmente funzione della geometria costruttiva del sistema.
Per limitare gli svantaggi propri delle trasmissioni ad albero, la buona progettazione prevede che i centri delle crociere dei giunti di cardano giacciano sugli assi di snodo del sistema di trasmissione. Tale coincidenza, per quanto possibile, si ricerca sempre, generando vincoli nella progettazione del veicolo. Ciò naturalmente è possibile solo da un punto di vista teorico, in quanto nella pratica, per motivi spesso connessi ai vincoli progettuali del veicolo, tale coincidenza geometrica non si realizza effettivamente.
La mancata coincidenza geometrica tra i centri delle crociere dei giunti di cardano e gli assi di snodo del sistema di trasmissione implica che gli angoli di lavoro dei giunti stessi possano crescere rispetto al teorico. Addizionalmente si genera la necessità di permettere moti assiali relativi tra l’albero di trasmissione e gli alberi di ingresso ed uscita del moto. Ciò tanto nel caso di retrotreno con scatola di trasmissione rigidamente vincolata al forcellone oscillante, quanto nel caso in cui sia prevista una cerniera di connessione tra la scatola di trasmissione e il forcellone stesso.
Il recupero degli scorrimenti assiali viene effettuato, a meno di non utilizzare un organo addizionale per la trasformazione dell’attrito da radente a volvente, mediante accoppiamenti scanalati che permettono la trasmissione della coppia motrice. Gli accoppiamenti scanalati consentono lo strisciamento di un organo sull’altro, generalmente una parte dell’albero di trasmissione rispetto ad un’altra parte dell’albero stesso, oppure l’intero albero di trasmissione rispetto all’albero di ingresso o di uscita del moto.
Gruppi di trasmissione siffatti sono normalmente non omocinetici. Ciò anche nel caso in cui siano presenti due giunti di cardano sullo stesso albero. Essi quindi lavorano con un rapporto di trasmissione non costante. Ciò crea una fluttuazione ciclica della coppia resistente, generando continue accelerazioni e decelerazioni relative degli organi in movimento. Tali accelerazioni sono fonte di aumento di vibrazioni e di rumorosità, oltre che di riduzione generale del confort di guida. Inoltre, la sollecitazione a fatica degli organi coinvolti risulta accresciuta.
Ulteriore vincolo di progettazione è il fatto che la non omocineticità cresce all’aumentare della differenza degli angoli di lavoro dei giunti, qualora siano presenti due giunti, e dell’angolo assoluto del giunto, qualora ve ne sia uno solo. Tali angoli sono influenzati, a parità di scuotimento della ruota, dalle posizioni relative tra punti di snodo e centri delle crociere dei giunti di cardano. All’allontanarsi, poi, delle posizioni relative tra giunti e snodi, crescono di molto le necessità di compensazione dei moti assiali relativi, la conseguente velocità media di strisciamento e, in definitiva, le usure e le necessità di manutenzione preventiva.
Ricapitolando, le problematiche tipiche di un tradizionale sistema di trasmissione ad albero per motoveicoli possono così riassumersi:
- vincoli di progetto e di posizionamento degli elementi che compongono il sistema di trasmissione, conseguenti alla necessità di far coincidere gli assi di cerniera del sistema con i centri delle crociere dei giunti di cardano;
- in caso di presenza di un unico giunto di cardano o di doppio giunto di cardano ma lavoranti con angoli non uguali ed opposti in valore, il sistema di trasmissione lavora con rapporti di trasmissione non costanti, generando vibrazioni, rumorosità e sollecitazioni meccaniche, con conseguente scarso confort di marcia;
- in caso di mancata coincidenza tra assi di cerniera del sistema di trasmissione e centri delle crociere dei giunti di cardano, si generano condizioni di lavoro che rendono necessario il recupero di movimenti assiali relativi tra gli organi meccanici;
- se non presenti, come usuale, specifici organi meccanici dedicati, la compensazione degli spostamenti assiali viene effettuata mediante alberi scorrevoli accoppiati con opportuni profili; tali profili scorrono reciprocamente in direzione assiale vincendo reazioni d’attrito radente. Tali reazioni, in presenza di una notevole coppia applicata, raggiungono valori tali da condizionare il corretto funzionamento delle sospensioni, diminuendo di conseguenza il confort di marcia.
Tutti questi limiti rendono i tradizionali sistemi di trasmissione ad albero poco adatti a motociclette caratterizzate da ampi scuotimenti della ruota motrice.
Scopo generale della presente invenzione è pertanto quello di realizzare un sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero per motoveicoli in grado di superare, o quantomeno di minimizzare, i sopraccitati problemi dei sistemi di trasmissione realizzati secondo la tecnica nota.
In particolare, è uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero per motoveicoli in grado di trasmettere il moto in modo omocinetico in qualunque condizione di posizionamento angolare o assiale dei giunti (escluso il giunto a cerniera sferica, che non permette compensazioni assiali). Ciò anche in caso della presenza di un unico giunto.
Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un sistema di trasmissione di tipo ad albero in grado di trasmettere il moto con angoli di lavoro mediamente superiori rispetto a quelli tipici di una trasmissione ad albero con giunto di cardano.
Ancora un altro scopo è quello di poter avere un sistema di trasmissione di tipo ad albero in grado di trasmettere il moto con minori vibrazioni, rumorosità, e sollecitazioni meccaniche, riducendo le operazioni di manutenzione e a vantaggio del confort di marcia.
Questi scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero per motoveicoli come esposto nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono evidenziate dalle rivendicazioni dipendenti, che sono parte integrante della presente descrizione.
Le caratteristiche ed i vantaggi di un sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero per motoveicoli secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
la figura 1 è una vista in prospettiva di un sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero secondo l’invenzione, applicato alla ruota posteriore motrice di un motociclo;
la figura 2 è una vista in alzata laterale del sistema di trasmissione di figura 1, applicato alla ruota posteriore motrice di un motociclo;
la figura 3 è una vista in sezione del sistema di trasmissione di figura 1;
la figura 4 è una vista prospettica del sistema di trasmissione di figura 1;
la figura 5 è una vista esplosa del sistema di trasmissione di figura 1; e
la figura 6 è una vista esplosa di un componente del sistema di trasmissione di figura 1.
Con riferimento in particolare alle figure 1 e 2, vengono mostrati alcuni componenti di un motociclo provvisto di un sistema di trasmissione secondo la presente invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 10. Il sistema di trasmissione 10 comprende un albero di trasmissione 12 di tipo rigido provvisto, in corrispondenza di una sua prima estremità prossimale, di un primo giunto 14 per il collegamento con l’albero di uscita del motore 16 del motociclo e, in corrispondenza di una sua seconda estremità distale, di un secondo giunto 18 per il collegamento con il mozzo della ruota motrice 20 del motociclo stesso, nella fattispecie la ruota posteriore. Va precisato che il motore 16, vincolato al telaio 22 del motociclo, così come il telaio 22 stesso, sono rappresentati in maniera schematica e parziale nelle figure 1 e 2 per ragioni di semplicità.
La trasmissione del moto dal motore 16 alla ruota motrice 20, nel tratto del sistema di trasmissione 10 posto a valle del secondo giunto di collegamento 18, può avvenire secondo qualsiasi modalità nota allo stato della tecnica, come ad esempio con un sistema ad ingranaggi racchiuso da una scatola 24.
Il sistema di trasmissione 10 può inoltre comprendere un’asta di reazione 26, che si estende ad esempio al di sotto dell’albero di trasmissione 12. La porzione di estremità prossimale dell’asta 26 è fissata al telaio 22 tramite un primo perno 28, mentre la porzione di estremità distale dell’asta 26 stessa è fissata, tramite un secondo perno 30, alla scatola 24 che racchiude gli organi di trasmissione del moto alla ruota motrice 20.
Può essere quindi previsto un sistema di ammortizzazione (non mostrato), ad esempio del tipo a molla, che collega in maniera elastica la ruota motrice 20 al telaio 22 del motociclo.
Secondo l’invenzione, con riferimento alle figure da 3 a 6, almeno uno dei giunti di collegamento 14 e 18 posti in corrispondenza delle estremità dell’albero di trasmissione 12 è costituito da un giunto omocinetico 32 o 34 di tipo a sfere. I giunti omocinetici 32 e 34 possono essere di tipo semplice oppure di tipo cosiddetto “Rzeppa” (o a cerniera sferica).
Nel dettaglio, come mostrato nell’esempio di realizzazione delle figure 5 e 6, ciascun giunto omocinetico 32 e 34 è costituito da due elementi, vale a dire un primo elemento tubolare interno 36, vincolabile all’albero di trasmissione 12, ed un secondo elemento tubolare esterno 38, coassiale rispetto a tale primo elemento tubolare interno 36 e vincolabile all’albero di uscita del motore 16 oppure al mozzo della ruota motrice 20. I due elementi tubolari interno 36 ed esterno 38 sono a loro volta operativamente collegati tramite una pluralità di sfere 40, che si muovono lungo relative piste di rotolamento 42 e 44 previste rispettivamente sulla superficie esterna dell’elemento tubolare interno 36 e sulla superficie interna dell’elemento tubolare esterno 38. I due elementi tubolari interno 36 ed esterno 38 sono internamente provvisti di rispettive scanalature dentate 46 e 48 che si impegnano con corrispondenti scanalature 50, previste alle estremità dell’albero di trasmissione 12, e con scanalature (non mostrate) ricavate sull’albero di uscita del motore 16 e/o su uno degli ingranaggi di trasmissione del moto previsti in corrispondenza del mozzo della ruota motrice 20.
In alternativa a quanto sopra esposto, nel caso in cui il sistema di trasmissione 10 sia del tipo rigido o, in altre parole, quando il sistema di trasmissione 10 ed il forcellone del motociclo scuotono rigidamente, è previsto un unico giunto di collegamento 14 o 18 in corrispondenza di una sola delle estremità dell’albero di trasmissione 12, per il collegamento tra detto albero di trasmissione 12 e l’albero di uscita del motore 16 del motociclo oppure tra detto albero di trasmissione 12 e il mozzo della ruota motrice 20 del motociclo stesso. Di conseguenza, una tale tipologia di sistema di trasmissione 10 prevede la presenza di un singolo giunto omocinetico 32 o 34 operativamente collegato all’albero di trasmissione 12.
I giunti omocinetici 32 e 34, per le loro caratteristiche costruttive, possono quindi apportare i seguenti vantaggi rispetto ai tradizionali giunti di tipo cardanico:
- trasmettono il moto in modo omocinetico in qualunque condizione di posizionamento angolare o assiale per cui sono stati progettati;
- trasmettono il moto con angoli di lavoro mediamente superiori a quelli tipici di un giunto di tipo cardanico;
- trasmettono il moto con minori vibrazioni e rumorosità;
- permettono, senza richiedere la presenza di ulteriori organi meccanici, la compensazione assiale delle distanze, vincendo reazioni d’attrito volvente invece che radente;
- permettono una mobilità assiale mediamente paragonabile al loro ingombro assiale.
Per la loro particolare tipologia di costruzione, i giunti omocinetici a sfere 32 e 34 permettono inoltre la trasmissione del moto, in modo sempre omocinetico, con angoli di lavoro superiori a 30°, e con la possibilità di compensare movimenti assiali relativi tra l’albero di trasmissione 12 e il mozzo della ruota motrice 20 superiori alla lunghezza assiale delle piste di rotolamento 42 e 44 delle sfere 40. Tale recupero avviene con attrito volvente.
Grazie quindi all’interposizione di almeno uno di tali giunti omocinetici a sfere 32 e 34 sulla linea di trasmissione 10, si possono realizzare layout del retrotreno meno costrittivi, dovendosi preoccupare in modo meno restrittivo dei recuperi assiali poiché essi avvengono vincendo resistenze di attrito volvente invece che radente, con la conseguenza di un miglior comportamento della sospensione del motoveicolo, minore manutenzione e minore rumorosità.
Il sistema di trasmissione 10, in virtù della presenza di soli giunti omocinetici 32 e 34, diventa quindi omocinetico nel suo insieme, trasmettendo il moto in assenza di vibrazioni e, di conseguenza, con ridotte sollecitazioni e rumorosità.
La posizione assiale del tratto intermedio dell’albero di trasmissione 12 può essere realizzata mediante un giunto a cerniera sferica, mediante la capacità di reazione dei soffietti elastici che racchiudono i giunti omocinetici a sfere 32 e 34 oppure mediante altri organi di ritegno elastico già di corrente utilizzo.
Inoltre, a parità di coppia trasmessa, i giunti a sfere 32 e 34 sono in genere assialmente più compatti di quelli di tipo cardanico, soprattutto in relazione alla compensazione assiale che permettono.
Nel caso di allocazione dei giunti omocinetici 32 e 34 in corrispondenza di entrambe le estremità dell’albero di trasmissione 12, quest’ultimo diviene un organo meccanico strutturalmente molto simile ad un corrente semiasse per automobile a trazione anteriore.
Si è così visto che il sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero per motoveicoli secondo la presente invenzione realizza gli scopi in precedenza evidenziati, ottenendo in particolare i seguenti vantaggi:
- minori vincoli di layout del motoveicolo, conseguenti alla necessità molto meno stringente di far coincidere gli assi di cerniera del sistema con i centri di snodo dei giunti a sfere. Infatti, il recupero di allungamenti assiali anche ampi non risulta più un problema, grazie alla conformazione stessa dei giunti e per le reazioni di attrito di tipo volvente. Ciò rende il sistema di trasmissione maggiormente adatto a motociclette caratterizzate da ampi scuotimenti della ruota motrice, consentendo altresì alla sospensione del veicolo di lavorare in modo molto più favorevole, specialmente quando la linea di trasmissione è impegnata da forti coppie trasmesse;
- la trasmissione del moto avviene in modo sempre omocinetico, con la conseguenza che il sistema di trasmissione lavora con rapporti di trasmissione costanti, eliminando vibrazioni, rumorosità e sollecitazioni meccaniche. Ciò è anche fonte di un maggiore confort di marcia.
Il sistema di trasmissione del moto di tipo ad albero per motoveicoli della presente invenzione così concepito è suscettibile in ogni caso di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le forme e le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.
L’ambito di tutela dell’invenzione è pertanto definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema di trasmissione (10) per un motociclo, comprendente un albero di trasmissione (12) provvisto, in corrispondenza di almeno una sua estremità, di un giunto (14, 16) per il collegamento con l’albero di uscita del motore (16) del motociclo e/o per il collegamento con il mozzo della ruota motrice (20) del motociclo, caratterizzato dal fatto che detto giunto di collegamento (14, 18) posto in corrispondenza di almeno una delle estremità di detto albero di trasmissione (12) è costituito da un giunto omocinetico (32, 34) di tipo a sfere.
- 2. Sistema di trasmissione (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto giunto omocinetico (32, 34) è costituito da un primo elemento tubolare interno (36), vincolabile all’albero di trasmissione (12), e da un secondo elemento tubolare esterno (38), coassiale rispetto a detto primo elemento tubolare interno (36) e vincolabile all’albero di uscita del motore (16) del motociclo e/o al mozzo della ruota motrice (20) del motociclo.
- 3. Sistema di trasmissione (10) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti primo elemento tubolare interno (36) e secondo elemento tubolare esterno (38) sono operativamente collegati tramite una pluralità di sfere (40) che si muovono lungo relative piste di rotolamento (42, 44) previste rispettivamente sulla superficie esterna di detto elemento tubolare interno (36) e sulla superficie interna di detto elemento tubolare esterno (38).
- 4. Sistema di trasmissione (10) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti primo elemento tubolare interno (36) e secondo elemento tubolare esterno (38) sono internamente provvisti di rispettive scanalature dentate (46, 48) che si impegnano con corrispondenti scanalature (50) previste in corrispondenza delle estremità dell’albero di trasmissione (12) e con corrispondenti scanalature ricavate sull’albero di uscita del motore (16) del motociclo e/o su uno degli ingranaggi di trasmissione del moto previsti in corrispondenza del mozzo della ruota motrice (20) del motociclo.
- 5. Sistema di trasmissione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto albero di trasmissione (12) è provvisto, in corrispondenza di una sua prima estremità prossimale, di un primo giunto omocinetico (32) per il collegamento con l’albero di uscita del motore (16) del motociclo e, in corrispondenza di una sua seconda estremità distale, di un secondo giunto omocinetico (34) per il collegamento con il mozzo della ruota motrice (20) del motociclo.
- 6. Sistema di trasmissione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un’asta di reazione (26) la cui porzione di estremità prossimale è fissata al telaio (22) del motociclo tramite un primo perno (28) e la cui porzione di estremità distale è fissata, tramite un secondo perno (30), ad una scatola (24) che racchiude gli organi di trasmissione del moto alla ruota motrice (20) del motociclo.
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2008
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