ITTO930625A1 - Variatore continuo di velocita', particolarmente per veicoli. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione ? relativa ad un variatore continuo di velocit?, particolarmente per veicoli.

E' noto dal brevetto tedesco n. 902 204 di realizzare un variatore continuo di velocit? comprendente un rullo conico centrale girevole attorno ad un relativo asse e delimitato da una superficie convessa, ed una pluralit? di rulli conici esterni, i quali sono disposti a corona del rullo centrale in posizioni tangenti e contrapposte al rullo centrale stesso, e sono delimitati da rispettive superfici laterali concave. I rulli conici esterni sono basculanti rispetto al rullo centrale per variare il rapporto di trasmissione del variatore sotto il controllo di un anello di comando, il quale circonda i rulli conici esterni, ? mobile lungo il citato asse, e presenta una propria superficie interna accoppiata a strisciamento alle superfici laterali dei rulli esterni stessi.

I variatori noti del tipo sopra descritto soffrono, per?, di alcuni inconvenienti derivanti tutti dal fatto che, essendo l'anello di comando accoppiato ai rulli esterni a strisciamento, si rende indispensabile associare ai variatori una frizione per scollegare i variatori stessi dal carico prima di effettuare una variazione del rapporto di trasmissione, e per ricollegare i variatori al carico a variazione avvenuta.

Il problema sopra esposto viene risolto, ad esempio, dal variatore continuo descritto ed illustrato nella domanda di brevetto PCT n. 00104, depositata il 12 Agosto 1992 dalla stessa titolare, secondo la quale il citato anello di comando viene sostituito con una corona di sfere anch'esse mobili lungo l'asse del rullo interno, ed interposte tra le superfici laterali dei rulli esterni ed un elemento di reazione, il quale ? definito da un cannotto coassiale all'asse del rullo interno stesso, e mobile lungo l'asse stesso nei due sensi.

I variatori del tipo appena descritto presentano, per?, l'inconveniente di essere relativamente ingombranti a causa della presenza del citato cannotto, il quale, peraltro, per il fatto di essere mobile richiede di essere alloggiato all'interno di un involucro di protezione.

Questi ultimi inconvenienti possono essere risolti sostituendo al cannotto una pluralit? di gruppi di riscontro, i quali sono in numero pari al numero delle citate sfere, sono provvisti di propri corpi volventi atti a cooperare con le relative sfere stesse, e sono supportati da un unico anello mobile assialmente lungo il citato asse.

Una tale modalit? realizzativa, se da un lato risolve in maniera soddisfacente il problema dell'ingombro del variatore, presenta, dall'altro, l'inconveniente di essere relativamente complessa dal punto di vista realizzativo, e di presentare costi relativamente elevati a causa dell'elevato numero di particolari.

Scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un variatore continuo di velocit?, il quale permetta di ovviare agli inconvenienti sopra esposti e risulti, nel contempo, di semplice ed economica realizzazione e di elevata affidabilit? funzionale.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un variatore continuo di velocit?, particolarmente per veicoli, comprendente un primo ed un secondo albero, e mezzi di accoppiamento degli alberi fra loro per variare in maniera continua un rapporto di trasmissione tra gli alberi stessi, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di accoppiamento comprendono un corpo tubolare presentante un proprio asse e delimitato internamente da una superficie curva coassiale all'asse stesso; una corona di corpi allungati alloggiati all'interno del detto corpo tubolare e delimitati, dalla parte rivolta verso la superficie interna del corpo tubolare stesso, da rispettive superiici laterali curve; mezzi di comando disposti all'interno della detta corona di corpi allungati per portare la superficie laterale di ciascun corpo allungato a cooperare con la superficie interna del detto corpo tubolare in un relativo unico punto di tangenza mobile lungo una generatrice del relativo corpo allungato; e mezzi di forzamento per forzare le dette superi ici curve l'una contro l'altra nei detti punti di tangenza.

L'invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 illustra, in sezione, una preferita forma di attuazione del variatore continuo secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra, in sezione ed in scala ingrandita, un particolare della figura 1; e

la figura 3 ? una vista prospettica esplosa di un particolare della figura 2.

Nella figura 1, con 1 ? indicato una variatore continuo di velocit? per veicoli, in particolare autoveicoli. Il variatore 1 comprende un involucro 2 esterno, a sua volta, comprendente un corpo 3 tubolare e due piastre 4 e 5 disposte a chiusura delle estremit? opposte del corpo 3 stesso. Le piastre 4 e 5 sono attraversate da due alberi 6 e 7 di trasmissione, i quali sono fra loro allineati e coassiali ad un asse 8 sostanzialmente ortogonale alle pareti 4 e 5 stesse, e dei quali 1/albero 7 ? girevole in senso orario nella figura 2 e comprende una porzione terminale 9. La porzione 9 si estende a sbalzo all'interno dell'involucro 2 attraverso un foro 10 passante ricavato in una piastra 11, la quale ? collegata, all'interno dell'involucro 2 stesso, al corpo 3 in posizione parallela ed adiacente alla piastra 5. La porzione 9 ? accoppiata alla piastra 5, in maniera girevole ed in posizione assialmente fissa, tramite un cuscinetto 12, ed ? provvista di un foro 13 cieco coassiale all'asse 8 ed impegnato, anch'esso in maniera girevole ed in posizione assialmente fissa, da un tratto 14 terminale dell'albero 6.

Gli alberi 6 e 7 sono collegati fra loro in maniera 'angolarmente solidale mediante un gruppo 15 di collegamento, il quale ? alloggiato all'interno dell'involucro 2, ed ? atto a variare in maniera continua un rapporto di trasmissione tra gli alberi 6 e 7 stessi. Il gruppo 15 comprende una corona di rulli 16 conici, ciascuno dei quali ? girevole attorno ad un relativo asse 17 inclinato verso l'asse 8 e verso la porzione 9 dell'albero 7, ? rastremato verso la piastra 11, ed ? delimitato lateralmente da una . relativa superficie 18 concava avente un raggio di curvatura determinato .

In particolare, ciascun rullo 16 termina dalla parte rivolta verso la piastra 4 con un perno 19 cilindrico, il quale ? accoppiato ad un disco 20 di supporto, comune a tutti i rulli 16 ed ortogonale all'asse 8, tramite un relativo dispositivo di collegamento indicato con 21 (figure 2 e 3) atto a consentire sia la rotazione del relativo rullo 16 attorno al proprio asse 17, sia a permettere uno spostamento del relativo perno 19 in direzione ortogonale all'asse 8 ed un conseguente basculamento del relativo rullo 16 stesso rispetto all'albero 6. Secondo quanto illustrato, in particolare, nella figura 3, ciascun dispositivo 21 comprende un relativo corpo 22 parallelepipedo, il quale ? provvisto un foro 23 centrale impegnato in maniera girevole ed assialmente scorrevole da un relativo perno 19, e di due pioli 24 che si estendono da bande opposte del corpo 22 stesso in posizioni coassiali ad un asse 25 ortogonale agli assi 8 e 17, ed impegnano in maniera girevole rispettivi fori 26 ricavati in una coppia di pattini 27. I pattini 27 impegnano, in maniera scorrevole, rispettive guide 28 radiali, le quali sono ricavate all'interno di relative feritoie 29 distribuite lungo la periferia esterna del disco 20.

L'estremit? di ciascun rullo 16 opposta a quella collegata al disco 20 ? collegata, tramite l'interposizione di un giunto elicoidale 30, ad un relativo perno 31, il quale si estende tra le piastre 5 e 11 parallelamente all'albero 6 in posizione assialmente fissa, ed ? girevole rispetto alle piastre 5 e 11 stesse in senso orario nella figura 2. Ciascun perno 31 porta calettata una relativa ruota 32 dentata a denti diritti, la quale costituisce parte di una trasmissione 33 comprendente, inoltre, una ruota dentata 34 centrale a denti diritti calettata sulla porzione 9 ed ingranante con le ruote 32. Secondo una variante non illustrata, i giunti 30 sono sostituiti con dei giunti cardanici doppi, ed il gruppo 15 comprende, inoltre, un ulteriore disco 35 (illustrato con linea tratteggiata nelle figure 1 e 2), ortogonale all'asse 8, e al quale rispettivi tratti terminali dei rulli 16 sono collegati tramite relativi dispositivi (non illustrati) uguali ai dispositivi 21.

Ancora con riferimento alle figure 1 e 2, i rulli 16 ed una porzione 36 intermedia dell'albero 6 sono alloggiati all'interno di una campana 37 conica, la quale ? girevole, rispetto all'involucro 2, attorno ad un proprio asse coincidente con l'asse 8, ed ? delimitata internamente da una superficie 38 convessa coassiale all'asse 8 stesso e tangente a ciascuna superficie 18 in un unico punto P di contatto. La campana 37 presenta un proprio raggio interno decrescente verso una estremit? della campana 37 stessa rivolta verso la piastra 11, ed ? forzata a contatto delle superfici 18 da un anello 39 di spinta angolarmente fisso ed accoppiato alla campana 37 tramite un cuscinetto 40. L'anelo 39 ?, invece, mobile lungo l'asse 8 sotto la spinta di una pluralit? di martinetti idraulici 41 a doppio effetto (due soli dei quali sono visibili nella figura 1), ciascuno dei quali comprende un relativo corpo 42 solidalmente collegato alla piastra 11, ed una relativa asta 43 di uscita, una cui porzione terminale filettata impegna, in maniera regolabile un relativo foro filettato ricavato nell'anello 39.

La posizione relativa dei rulli 16 rispetto alla campana 37 ? variata da un organo 44 di comando, il quale costituisce parte del gruppo 15, ed ? alloggiato all'interno della corona di rulli 16 per produrre un basculamento dei rulli 16 stessi rispetto alla campana 37 ed una variazione del rapporto di trasmissione tra gli alberi 6 e 7.

Nel particolare esempio illustrato, l'organo 44 ? conformato alla stregua di un comune giunto cardanico, e comprende un nucleo 45 centrale, il quale ? accoppiato alla porzione 36 dell'albero 6 in maniera assialmente scorrevole tramite un accoppiamento 46 scanalato, ed ? delimitato lateralmente da una superficie 47 sferica. A contatto della superficie 47 scorre una superficie 48 interna di un anello 49 intermedio, il quale ? accoppiato al nucleo 45 in maniera girevole attorno ad un asse 50 ortogonale all'asse 8 ed al piano della figura 2 tramite una coppia di perni 51 (uno solo dei quali ? visibile nella figura 2} estendentisi da bande opposte del nucleo 45 stesso. L'anello 49 supporta un anello 52 esterno, il quale ? delimitato internamente da una superficie complementare ad una superficie esterna dell'anello 49, ed esternamente da una superficie 53 sferica, la quale ? tangente a ciascuna superficie 18 in un unico punto Pi di contatto. L'anello 52 ? accoppiato all'anello 49 tramite una coppia di perni 54 ortogonali ai perni 51 ed intercalati ai perni 51 stessi, e porta solidalmente collegato un manicotto 56 assiale, il quale si estende verso la piastra 4, ed al quale ? collegata, tramite l'interposizione di un cuscinetto 57 e di una ginocchiera 58, di per s? nota, l'asta 59 di uscita di un attuatore lineare 60 (figura 2) atto a variare la posizione assiale dell'organo 44 lungo l'asse 8.

Il riduttore 1 comprende, infine, una pluralit? di ugelli (non illustrati), i quali sono atti ad addurre all'interno dell'involucro 2 una massa di olio, preferibilmente olio minerale nebulizzato, ed una centralina 61 di controllo, di per s? nota, atta a controllare un gruppo 62 noto di comando dei martinetti 41. In particolare, la centralina 61 ? atta a controllare il gruppo 62, e quindi a variare le posizioni assiali delle aste 43 dei martinetti 41 in funzione sia dello stato di carico del variatore 1, sia delle condizioni dell'olio di lubrificazione, quali, ad esempio, temperatura e viscosit?. A tale scopo, la centralina 61 ? collegata ad un primo sensore 63 associato ad un selettore manuale 64 delle condizioni operative del variatore 1, e ad una pluralit? di altri sensori 65, due soli dei quali sono illustrati schematicamente nella figura 2, atti ad essere disposti all'interno dell'involucro 2, e ad essere associati agli alberi di ingresso e di uscita del variatore 1 stesso.

In uso, attivando 1'attuatore 60 risulta possibile ruotare l'anello 52 rispetto al nucleo 45 attorno agli assi dei perni 51 e 54, e variare, quindi, la posizione assiale del nucleo 45 stesso rispetto all'albero 6. A seguito dello spostamento del nucleo 45 lungo la porzione 36 dell'albero 6, consegue un basculamento dei rulli 16 rispetto alla campana 37, ed una variazione della posizione dei punti P di contatto tra le superfici 18 e 38 lungo le generatrici dei rulli 16 con la conseguente variazione del rapporto di trasmissione tra gli alberi 6 e 7.

In uso, inoltre, al variare delle condizioni operative del variatore 1 e delle condizioni dell'olio di lubrificazione delle parti del variatore 1 stesso in moto relativo fra loro, la centralina 61 attiva il gruppo 62 di comando, il quale aziona i martinetti 41 e, spostando l'anello 39, varia la posizione assiale della campana 39 rispetto alla corona di rulli 16 e quindi la pressione nei citati punti P e Pi di contatto.

Da quanto precede appare evidente che la particolare disposizione dei componenti costituenti il variatore 1 sopra 'descritto, e, in particolare, la disposizione dell'organo 44 di comando all'interno della corona di rulli 16, rende possibile la realizzazione di un variatore continuo, il quale, rispetto ai variatori continui noti, risulta essere estremamente compatto e relativamente poco ingombrante, nonch? semplice sia dal punto di vista realizzativo che funzionale, e di costi realizzativi relativamente contenuti.

La particolare modalit? realizzativa del variatore 1 appena descritto consente, inoltre, di ottenere rendimenti relativamente elevati, e, in particolare, rendimenti dell'ordine dell '80% raggiungibili ad una temperatura di esercizio di circa 80? C.

Per quanto riguarda, invece, l'utilizzo del variatore 1 ? possibile notare che sia l'albero 6 che l'albero 7 possono essere indifferentemente collegati ad un albero motore (non illustrato) di ingresso del moto senza comprometterne n? la funzionalit?, n? l'affidabilit? del variatore 1 stesso.

Da quanto precede appare, infine, evidente che al variatore 1 descritto possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.

In particolare, gli alberi 6 e 7, che nel particolare esempio illustrato sono disposti in posizioni fra loro coassiali, potrebbero essere disposti in posizioni fra loro disassate variando la trasmissione 33; inoltre, l'albero 6 potrebbe assolvere la sola funzione di supporto e guida per l'organo 44 e non quella di trasmissione del moto, come invece avviene nel particolare esempio descritto, e in tal caso l'organo 44 potrebbe essere semplificato, e in particolare costituito da un semplice corpo sferico girevole rispetto all'albero 6 e mobile assialmente rispetto all'albero 6 stesso.

Infine, il citato albero motore (non illustrato) di ingresso del moto, oppure un albero (non illustrato) di uscita del moto potrebbero essere collegati alla campana 37, ad esempio tramite una trasmissione ad ingranaggi (non illustrata) . In tal caso, potrebbero essere eliminati sia i giunti 30 che la trasmissione 33. In questo modo, per?, la corona di rulli 16 risulterebbe folle rispetto all'involucro 2 e, in particolare, i rulli 16 costituirebbero i satelliti di un rotismo epicicloidale . Pertanto per rendere possibile la trasmissione del moto occorre bloccare nuovamente la corona di rulli 16 in posizione angolare fissa rispetto all'involucro 2, e tale bloccaggio pu? essere realizzato collegando il disco 20 oppure il disco 35 o entrambi all'involucro 2 o, convenientemente, interponendo, ad esempio, tra il disco 20 e l'involucro 2 una frizione (non illustrata). In quest'ultimo caso chiudendo progressivamente la frizione risulta possibile rendere dolce e progressiva una fase di spunto.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Variatore continuo (1) di velocit?, particolarmente per veicoli, comprendente un primo (6) ed un secondo albero (7), e mezzi (15) di accoppiamento degli alberi (6)(7) fra loro per variare in maniera continua un rapporto di trasmissione tra gli alberi (6) (7) stessi, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi (15) di accoppiamento comprendono un corpo (37) tubolare presentante un proprio asse (8) e delimitato internamente da una superficie (38) curva coassiale all'asse (8) stesso; una corona di corpi (16) allungati alloggiati all'interno del detto corpo (37) tubolare e delimitati, dalla parte rivolta verso la superficie (38) interna del corpo (37) tubolare stesso, da rispettive superfici laterali (18) curve; mezzi di comando (44) disposti all'interno della detta corona di corpi (16) allungati per portare la superficie laterale (18) di ciascun corpo (16) allungato a cooperare con la superficie interna (38) del detto corpo (37) tubolare in un relativo unico punto (P) di tangenza mobile lungo una generatrice del relativo corpo (16) allungato; e mezzi di forzamento (39, 41) per forzare le dette superfici (18) (38) curve l'una contro l'altra nei detti punti (P) di tangenza. 2.- Variatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la detta superficie (38) interna del corpo (37) tubolare ? una superficie convessa, e le dette superfici (18) laterali dei detti corpi (16) allungati sono superfici concave. 3.- Variatore secondo, la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il detto corpo tubolare ? definito da una campana (37) conica presentante un raggio interno, il cui valore decresce verso una estremit? assiale della campana (37) stessa, e dal fatto che i detti corpi allungati sono definiti da rulli conici (16) rastremati verso la detta estremit? assiale della campana (37). 4.- Variatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di comando comprendono un organo (44) di comando mobile lungo il detto asse (8) e delimitato dalla parte rivolta verso i detti corpi (16) allungati da una superficie (53) esterna cooperante con la superficie (18) laterale di ciascun corpo (16) allungato in un relativo unico punto (Pi) di tangenza; e mezzi attuatori (58, 60) per spostare l'organo (44) di comando rispetto al corpo tubolare (37) lungo il detto asse (8). 5.- Variatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la detta superficie (53) esterna del detto organo (44) di comando ? una superficie sferica. 6.- Variatore secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che il detto organo (44) di comando comprende un nucleo (45) centrale mobile assialmente lungo il detto asse (8), ed un corpo anulare (52) esterno delimitato esternamente dalla detta superficie (53) esterna, il detto corpo anulare (52) essendo accoppiato al detto nucleo (45) per ruotare rispetto al nucleo (45) stesso attorno ad almeno due assi (50)(54). 7.- Variatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi attuatori (58, 60) comprendono un attuatore lineare (60) e mezzi a ginocchiera (58) interposti tra 1'attuatore lineare (60) stesso ed il detto corpo anulare (52). 8.- Variatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di forzamento (39, 41) comprendono almeno un attuatore lineare (41) agente sul detto corpo (37) tubolare. 9.- Variatore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato da fatto di comprendere mezzi di controllo (61, 62) del detto attuatore lineare (41). 10.- Variatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto il detto corpo (37) tubolare ? girevole, rispetto ai detti mezzi di forzamento (39, 41) ed alla detta corona di corpi (16) allungati, attorno al relativo detto asse (8 ) 11.- Variatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 10, caratterizzato dal fatto che il detto primo albero (6) si estende all'interno del detto corpo (37) tubolare in posizione coassiale al detto asse (8), e definisce un supporto ed una guida per il detto organo (44) di comando, e dal fatto di comprendere una trasmissione (33) di collegamento dei detti corpi (16) allungati al detto secondo albero (7). 12.- Variatore secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi a giunto (30) interposti tra la detta trasmissione (33) e ciascuno dei detti corpi (16) allungati. 13.- Variatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti primo (6) e secondo albero (7) sono fra loro allineati e coassiali. 14.- Variatore continuo di velocit?, particolarmente per veicoli, sostanzialmente come descritto con riferimento ai i annessi.