ITMI20090902A1 - Sistema di trasmissione con retromarcia per motocicletta - Google Patents

Description

“Sistema di trasmissione con retromarcia per motociclettaâ€

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La presente invenzione si riferisce ad una innovativa trasmissione con retromarcia per motociclette.

Attualmente solo poche motociclette hanno in dotazione un comando per la retromarcia. Tale meccanismo viene realizzato sostanzialmente con l’ausilio di un motore elettrico oppure con sistemi meccanici da applicare direttamente sul cambio.

Nel caso di retromarcia realizzata con un motore elettrico, si sfrutta di solito il motorino elettrico di avviamento. In pratica, con un opportuno comando elettrico si inverte il senso di rotazione del motorino elettrico che di solito viene impiegato per avviare la motocicletta. Questa soluzione, apparentemente semplice, risulta avere dei limiti importanti in termini di coppia trasmissibile e di regolazione della velocità.

Nel caso invece di sistemi meccanici di retromarcia applicati direttamente al cambio, vi à ̈ la necessità di prendere il moto dagli alberi del cambio; per fare questo generalmente si devono prolungare gli alberi del cambio in modo da calettare delle ruote dentate, così che, realizzando un innesto per la ruota dentata dell’albero secondario, si inverte il senso del moto. I limiti di questa soluzione sono naturalmente imposti dal fatto che nelle motociclette gli alberi del cambio generalmente si trovano molto vicini tra di loro, pertanto lo à ̈ anche l’interasse delle ruote dentate; questo limita pesantemente la possibilità di scegliere un rapporto di riduzione adeguato e, generalmente, si ottiene un rapporto troppo basso (inferiore a 1:3) che à ̈ pericoloso per la manovra in retromarcia della moto. Un altro ostacolo che vincola la rapportatura à ̈ costituito dall’innesto e dalla necessità di collegare/estendere gli alberi del cambio; lo spazio per l’innesto limita la possibilità di diminuire il diametro del pignone e, quindi, influenza sempre la rapportatura.

La potenza elevata da trasmettere richiede poi l’impiego di una catena particolarmente resistente e, purtroppo, questo fatto risulta in contrasto con la necessità di ridurre il passo per poter meglio scegliere la rapportatura.

Avendo a disposizione più spazio si può pensare di impiegare una doppia serie di ingranaggi con un doppio ingranaggio folle. Un sistema del genere consente di arrivare ad un rapporto di riduzione prossimo a 1:10. Anche in questo caso gli svantaggi sono gli ingombri e le sollecitazioni elevate sugli ingranaggi, oltre che la limitazione della rapportatura.

Scopo generale della presente invenzione à ̈ ovviare agli inconvenienti sopra menzionati fornendo un innovativo sistema di retromarcia per motocicletta che permetta di avere una retromarcia efficace e che sfrutti il motore della moto, senza però intervenire sul cambio e che permetta ingombri ridotti.

In vista di tale scopo, si à ̈ pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un sistema di trasmissione con retromarcia per motocicletta, comprendente una ruota di trasmissione che à ̈ coassiale alla ruota motrice della motocicletta e che riceve il moto dal gruppo motore della motocicletta per trasmetterlo alla ruota motrice, caratterizzato dal fatto che la detta ruota di trasmissione à ̈ connessa alla ruota motrice attraverso un meccanismo cinematico coassiale alla ruota motrice e che à ̈ comandabile fra una condizione di connessione diretta e una condizione di connessione inversa fra ruota motrice e ruota di trasmissione.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

-figura 1 rappresenta uno schema di un sistema di trasmissione con retromarcia secondo l’invenzione;

-figura 2 rappresenta una vista schematica laterale della trasmissione secondo l’invenzione applicata ad una motocicletta;

-figura 3 rappresenta una vista schematica in sezione di una realizzazione del sistema secondo l’invenzione; -figure 4 e 5 rappresentano viste parziali del sistema di figura 3 in due differenti condizioni operative.

Con riferimento alle figure, in figura 1 à ̈ mostrato lo schema di un sistema di trasmissione con retromarcia per motocicletta. Il sistema à ̈ indicato genericamente con 10.

Il sistema 10 comprende una ruota di trasmissione 11 che ruota attorno un asse 12 e che à ̈ coassiale alla ruota motrice 12 della motocicletta. Come si vede bene in figura 2, la ruota di trasmissione 11 riceve il moto dal gruppo motore 14 della motocicletta per trasmetterlo alla ruota motrice. Qui con gruppo motore si intende in particolare l’insieme di motore, cambio, frizione della motocicletta.

Nella realizzazione mostrata, la trasmissione di moto fra gruppo motore e ruota di trasmissione 11 avviene vantaggiosamente mediante una cinghia o catena 15. Ad esempio, la ruota di trasmissione può essere una puleggia sulla quale si avvolge una cinghia dentata 15 che realizza la trasmissione secondaria. Con tale tipologia di trasmissione si ha parecchio spazio nella puleggia, spazio ben sfruttabile per applicare la presente invenzione, come sarà chiaro dal seguito.

La ruota di trasmissione 11 e la ruota motrice sono connesse attraverso un meccanismo cinematico 17, 19 di connessione diretta/inversa, che à ̈ coassiale alla ruota motrice e che à ̈ comandabile fra una condizione di connessione diretta e una condizione di connessione inversa fra ruota motrice e ruota di trasmissione.

Come si vede sempre in figura 1, la ruota di trasmissione 11 à ̈ connessa all’albero 16 della ruota motrice mediante interposizione di un noto meccanismo 17 di innesto/disinnesto reciproco comandato. Come si vedrà sotto, tale meccanismo può essere vantaggiosamente un innesto scorrevole interno/esterno a dentatura stub o similare. Mezzi attuatori 18 comandano l’innesto e il disinnesto.

Quando il meccanismo à ̈ innestato, la puleggia 11 à ̈ connessa alla ruota 13.

Fra ruota di trasmissione e ruota motrice à ̈ anche presente una parallela trasmissione epicicloidale 19, che grazie ad un dispositivo di frenatura che agisce su un suo elemento permette una inversione del moto della ruota motrice e un controllo di coppia.

In particolare, la trasmissione epicicloidale comprende una prima coppia 20 e una seconda coppia 21 di satellite e planetario. Un dispositivo di frenatura comandata 22 agisce su un planetario per regolare la coppia trasmessa dalla trasmissione epicicloidale alla ruota motrice. Il dimensionamento dei rapporti della trasmissione epicicloidale à ̈ scelto per avere rotazione all’indietro della ruota motrice.

I rapporti di trasmissione delle due coppie di satellite e planetario sono scelti in modo che quando il meccanismo di innesto/disinnesto à ̈ nella posizione di disinnesto e il dispositivo di frenatura 22 à ̈ comandato per produrre una coppia di frenatura sull’uscita della seconda coppia 21 di satellite e planetario, la trasmissione del movimento dalla ruota di trasmissione 11 alla ruota motrice 13 passa attraverso il sistema epicicloidale 19, fornendo un movimento della ruota motrice 13 che à ̈ all’indietro rispetto al normale senso di marcia e che à ̈ anche in funzione della coppia di frenatura sviluppata dal dispositivo di frenatura 22.

Vantaggiosamente, la prima coppia 20 di satellite e planetario ha uscita connessa alla ruota motrice 13, mentre la seconda coppia 21 di satellite e planetario ha uscita connessa al dispositivo di frenatura comandata 22.

I satelliti delle due coppie sono angolarmente solidali fra loro. In particolare, vantaggiosamente i satelliti 23 e 24 delle due coppie sono fra loro coassiali secondo un asse 25 supportato dalla ruota di trasmissione 11 e ciascun satellite 23, 24 à ̈ connesso al rispettivo planetario 26, 27, coassiale all’asse 12 della ruota motrice, attraverso una propria trasmissione a catena 28, 29.

Nella realizzazione mostrata, i due satelliti 23 e 24 hanno uguale diametro (numero di denti), mentre il planetario 26 connesso alla ruota motrice 13 ha diametro (numero di denti) minore di quello del planetario 27 connesso al dispositivo di frenatura.

In sostanza, il sistema realizza un riduttore epicicloidale esterno con un rapporto di trasmissione negativo. In tale modo, quando il planetario 27 viene frenato si ottiene un’inversione del moto trasmesso dalla ruota di trasmissione 11 alla ruota motrice 13. Grazie alla trasmissione epicicloidale si possono avere rapporti di riduzione molto alti. Si à ̈ trovato vantaggioso un rapporto almeno di 1:30 e, in particolare, rapporti (scegliendo opportunamente passo della catena e diametro delle ruote dentate) da 1:40 a 1:67. Tale valore à ̈ di un ordine di grandezza più elevato rispetto alle soluzioni note, con notevole vantaggio per la pratica usabilità della retromarcia. Il dispositivo di frenatura può essere vantaggiosamente un freno a disco comandato da propri mezzi attuatori 30, con disco del freno 33 che à ̈ assialmente solidale al planetario 27.

I mezzi attuatori 18 e 30 possono essere scelti fra svariati tipi noti, meccanici, elettromeccanici, elettroidraulici, ecc., come ora facilmente immaginabile dal tecnico.

Per un facile comando della sequenza operativa, i mezzi attuatori sono vantaggiosamente connessi ad una unità di comando 31 (meccanicamente, elettromeccanica, elettroidraulica, ecc.) per assicurare il comando del disinnesto del meccanismo 17 prima dell’azionamento della retromarcia. Ciò può avvenire dopo un segnale di abilitazione 32 da parte di una unità di consenso (non mostrata) associata al stato di arresto del veicolo, per evitare l’inopportuno disinnesto della normale trasmissione durante la marcia in avanti del veicolo e/o un altrettanto inopportuno inserimento della retromarcia. Ciò può essere facilmente immaginabile dal tecnico grazie alla presente descrizione.

In particolare, durante la marcia normale il meccanismo di innesto 17 à ̈ in posizione di innesto e tutto il sistema ruota solidale con la puleggia o ruota 11 e le catene delle coppie satellite-planetario stanno ferme. Per invertire il moto, una volta che la motocicletta à ̈ ferma, si deve azionare il disinnesto della marcia integrato nel sistema grazie al meccanismo 17. Dopo di ché si può inserire la 1° marcia della motocicletta e azionare il freno ausiliario 22 (mediante opportuno comando manuale).

Si mette così in rotazione il sistema a planetario che inverte il moto all’uscita dell’albero 16, mentre la ruota o puleggia 11 continua a ruotare sempre nello stesso verso. Aumentando la forza frenante aumenta in proporzione la coppia trasmissibile.

Pertanto à ̈ sufficiente rilasciare il freno 22 per arrestare il veicolo: questo fatto à ̈ assolutamente un vantaggio in termini di sicurezza. Infatti, il pericolo più grande guidando una motocicletta in retromarcia à ̈ quello di perdere l’equilibrio e di non riuscire ad arrestare il veicolo. Un sistema a frizione in questo caso funzionerebbe al contrario rispetto a quello di cui ci sarebbe bisogno (al rilascio completo della leva della frizione corrisponderebbe la coppia massima).

In figura 3 à ̈ mostrata una realizzazione che à ̈ stata trovata particolarmente vantaggiosa e che integra il sistema di trasmissione secondo l’invenzione in un gruppo compatto che à ̈ coassiale alla ruota motrice e che perifericamente realizza la ruota di trasmissione. Per semplicità, i principali elementi corrispondenti a quelli dello schema di figura 1 sono indicati in figura 3 con uguale numerazione.

Nella figura, l’asse di rotazione 12 coincide con un perno portamozzo 50 sostenuto agli estremi del forcellone posteriore 51 della motocicletta. Sul portamozzo 50 à ̈ montato, con interposizione di opportuni cuscinetti, il mozzo 16 della ruota motrice 13. Sul mozzo à ̈ supportato lateralmente il gruppo che realizza la puleggia di trasmissione 11 con all’interno il sistema di retromarcia. Come si vede sempre in figura 3, il gruppo può essere carterato, così da proteggere le parti meccaniche interne alla puleggia 11.

In particolare, al mozzo 16 Ã ̈ vincolato il planetario 26 della prima coppia epicicloidale e una corona a dentatura esterna 52 che realizza una parte del meccanismo di innesto/disinnesto 17.

Vantaggiosamente, il planetario 26 e la corona 52 sono angolarmente solidali alla ruota motrice attraverso un noto parastrappi 53. In tale modo, il parastrappi opera sia in retromarcia sia durante la marcia normale per smorzare le variazioni di coppia repentine dovute a manovre troppo brusche da parte del guidatore. Se la funzione di parastrappi non à ̈ richiesta (oppure à ̈ realizzata in altro punto della trasmissione) il planetario 26 e la corona 52 possono essere direttamente connessi al mozzo della ruota.

La puleggia di trasmissione 11 (che definisce la periferia circonferenziale del gruppo montato sul mozzo) à ̈ ruotabilmente montata sul mozzo attraverso una coppia di cuscinetti 54 e comprende il planetario 27 della seconda coppia epicicloidale e il disco di frenatura 33 del dispositivo 22. Le pinze (in sé di tipo noto) del dispositivo di frenatura e che agiscono sul disco 33 per semplicità non sono mostrate.

La puleggia 11 supporta anche i due satelliti 23 e 24, ruotabili secondo l’asse 25. Per semplicità, le catene di collegamento fra i satelliti e gli affrontati planetari non sono mostrate in figura 3.

Una corona a dentatura interna 55 Ã ̈ connessa alla puleggia 11 e si affronta ai denti della corona 52 per formare la seconda parte del meccanismo di innesto/disinnesto 17.

Una corona anulare scorrevole dentata 56 (mostrata in posizione di disinnesto in figura 3) completa il meccanismo di innesto. Un cursore 57, azionato da due cavetti bowder 62 contro l’azione di una molla 61, permette il comando di innesto e disinnesto del meccanismo.

Nelle figure 4 e 5 à ̈ mostrata ingrandita una zona del meccanismo 17 per una versione del sistema senza parastrappi. Il meccanismo à ̈ però sostanzialmente uguale e la descrizione che segue vale per entrambe le realizzazioni.

Il meccanismo à ̈ mostrato in figura 4 in posizione di disinnesto e in figura 5 in posizione di innesto.

Come si vede bene dal confronto delle due figure, la corona anulare di innesto 56 à ̈ montata assialmente scorrevole per inserirsi fra le affrontate corone 52 e 55 per innestarne i denti con proprie corrispondenti dentature interne e esterne, così da rendere solidali una all’altra le due corone 52 e 55, oppure per esserne estratta a comando e svincolarle una dall’altra. Le corone 52, 55 e 56 hanno vantaggiosamente dentature di innesto stub.

Per il movimento della corona anulare 56 il selettore scorrevole 57 ha una coppia di ali 58, 59 che abbracciano un corrispondente bordo anulare 60 della corona anulare di innesto 56 permettendo la libera rotazione di quest’ultima. Il selettore à ̈ spinto dalla molla 61 nella posizione di innesto (figura 5) ed à ̈ spostabile nella posizione di disinnesto per mezzo della trazione dei due cavetti bowden 62, azionati dall’attuatore 18 di disinnesto comandato.

Come si vede schematicamente in figura 3, l’azionamento della retromarcia può comprendere una leva di comando 63, simile ad una normale leva del freno, posta sul manubrio della motocicletta e che comanda la frenatura del secondo planetario 27. In tale modo à ̈ agevole effettuare una retromarcia, dopo avere comandato il disinnesto del meccanismo 17, tirando più o meno la leva 63 per aumentare o diminuire la coppia trasmessa alla ruota motrice.

A questo punto à ̈ chiaro come si siano raggiunti gli scopi prefissati, ovviando ai problemi della tecnica nota.

Grazie all’invenzione à ̈ possibile applicare la retromarcia direttamente coassiale alla ruota posteriore lasciando inalterata la struttura del cambio originale.

Con il comando della retromarcia vantaggiosamente realizzato all’interno della puleggia e del mozzo ruota della trasmissione secondaria, l’ingombro può essere minimo.

Ciò à ̈ anche particolarmente vantaggioso considerando che generalmente le motociclette che hanno bisogno di una retromarcia sono dotate di cinghia di trasmissione e pertanto all’interno della puleggia si ha spazio a disposizione.

Grazie all’invenzione à ̈ facile impiegare il motore della motocicletta per la retromarcia, mantenendo una velocità massima inferiore, ad esempio, a 5 km/h per ragioni di sicurezza e con una buona coppia trasmissibile (ad esempio tale da spingere il veicolo su una pendenza prefissata).

Le condizioni di innesto e di funzionamento sono sicure e la retromarcia non può essere innestata accidentalmente. Grazie al sistema proposto, si possono avere a tale scopo almeno due livelli di sicurezza.

Il tutto con un sistema che per dimensioni di ingombro offre una compatibilità geometrica e meccanica con una normale motocicletta. È perciò facile introdurre il sistema anche in una motocicletta in sé strutturalmente già definita, mantenendo minime le variazioni al progetto originario.

Ad esempio, il sistema può essere applicato anche ad una motocicletta già esistente, senza dovere intervenire sul motore o sul cambio.

Grazie all’invenzione, il controllo di coppia à ̈ ben proporzionale e la trasmissione della coppia può essere variata da zero ad una valore massimo, facilmente predefinibile (ad esempio agendo sulle caratteristiche del dispositivo di frenatura).

Questo implica come primo vantaggio che se il guidatore perde l’equilibrio, rilasciando il comando il sistema in automatico si mette in folle e porta a zero la coppia trasmessa. Un secondo vantaggio à ̈ che la coppia trasmessa può essere limitata a quella strettamente necessaria allo spostamento lento della motocicletta. Inoltre, l’innesto della retromarcia risulta essere graduale, essendo realizzato con un sistema tipo “freno†sulla prima ruota del sistema epicicloidale. Il sistema consente di ottenere rapporti di riduzione elevati ed una velocità lineare del veicolo molto bassa e questo à ̈ fondamentale per la sicurezza del guidatore. Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione à ̈ riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. Ad esempio, il sistema a planetario può essere realizzato con catene, con cinghie o con ingranaggi in presa diretta e/o anche con diversa struttura e disposizione. L’azionamento del sistema può essere realizzato sia meccanicamente sia con un sistema elettromeccanico/elettroidraulico, anche a comando elettronico. Il freno può anche essere di un tipo noto diverso dal freno a disco, la coppia di frenatura può essere applicata al planetario anche attraverso una opportuna trasmissione, rigida o fissa.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di trasmissione con retromarcia per motocicletta, comprendente una ruota di trasmissione (11) che à ̈ coassiale alla ruota motrice (13) della motocicletta e che riceve il moto dal gruppo motore (14) della motocicletta per trasmetterlo alla ruota motrice (13), caratterizzato dal fatto che la detta ruota di trasmissione (11) à ̈ connessa alla ruota motrice attraverso un meccanismo cinematico coassiale alla ruota motrice e che à ̈ comandabile fra una condizione di connessione diretta e una condizione di connessione inversa fra ruota motrice e ruota di trasmissione.
2. 2. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che per realizzare il detto meccanismo cinematico la detta ruota di trasmissione (11) à ̈ connessa alla ruota motrice (13) attraverso un meccanismo comandato (17) di innesto/disinnesto reciproco e attraverso una parallela trasmissione epicicloidale (19) supportata sulla ruota di trasmissione (11), un dispositivo di frenatura (22) per produrre una coppia di frenatura su un elemento (27) della trasmissione epicicloidale in modo che, quando il meccanismo di innesto/disinnesto (17) à ̈ nella posizione di disinnesto, la trasmissione del movimento dalla ruota di trasmissione (11) alla ruota motrice (13) passa attraverso la trasmissione epicicloidale (19) fornendo un movimento della ruota motrice (13) all’indietro e in funzione della detta coppia di frenatura.
3. 3. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la trasmissione epicicloidale comprende una prima coppia (20) di satellite e planetario che à ̈ connessa in uscita alla ruota motrice (13) e una seconda coppia (21) di satellite e planetario che à ̈ connessa in uscita al dispositivo di frenatura comandata (22), con i satelliti (23, 24) delle due coppie che sono angolarmente solidali fra loro
4. 4. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i satelliti (23, 24) delle due coppie sono fra loro coassiali e ciascun satellite à ̈ connesso al rispettivo planetario, coassiale all’asse della ruota motrice,
5. 5. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i due satelliti (23, 24) sono fra loro uguali e il planetario (26)connesso alla ruota motrice (13) à ̈ più piccolo dell’altro planetario (27).
6. 6. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la ruota di trasmissione (11) Ã ̈ connessa al gruppo motore mediante una trasmissione a cinghia o a catena (15).
7. 7. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la trasmissione epicicloidale (19), il meccanismo comandato di innesto/disinnesto (17) e il dispositivo di frenatura (22) sono contenuti in un gruppo che à ̈ coassiale alla ruota motrice (13) e che perifericamente realizza la detta ruota di trasmissione (11).
8. 8. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di frenatura (22) comprende un freno a disco.
9. 9. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di frenatura à ̈ comandato per mezzo di una leva di azionamento (63) posta sul manubrio della motocicletta.
10. 10. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il meccanismo comandato di innesto/disinnesto (17) comprende una prima corona a dentatura interna (55) connessa alla ruota di trasmissione, una seconda corona a dentatura esterna (52) connessa alla ruota motrice (13) e una corona anulare (56) che à ̈ assialmente scorrevole fra una posizione inserita fra prima e seconda corona (55, 52), per innestarle e renderle solidali una all’altra, e una seconda posizione estratta da prima e seconda corona (55, 52) per svincolarle una dall’altra.
11. 11. Sistema di trasmissione secondo rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il meccanismo comandato di innesto/disinnesto (17) à ̈ connesso ad una unità di comando (31) per comandare il disinnesto dopo l’abilitazione della retromarcia da parte di un segnale di consenso