ITTO940215A1 - Variatore continuo di velocita' - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Variatore continuo di velocità"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ai variatori continui di velocità del tipo comprendente un albero conduttore ed un albero condotto recanti rispettivamente una puleggia conduttrice ed una puleggia condotta, entrambe formate da due semipulegge con superfici interne coniche fra loro avvicinabili ed allontanab li assialmente, un elemento flessibile di trasmissione ad anello chiuso che si avvolge su dette pulegge, e mezzi attuatori per comandare l'avvicinamento e rispettivamente l'allontanamento fra le semipulegge di dette pulegge conduttrice e condotta per variare corrispondentemente il diametro di avvolgimento di detto elemento flessibile e, conseguentemente, il rapporto di trasmissione fra detti alberi conduttore e condotto.

Tradizionalmente nei variatori continui di velocità del tipo sopra specificato l'elemento flessibile di trasmissione è costituito da una cinghia a sezione trasversale trapezoidale, i cui fianchi sono in appoggio sulle superfici interne coniche delle semipulegge della puleggia conduttrice e della puleggia condotta- Normalmente una delle due semipulegge di ciascuna puleggia conduttrice e condotta è stazionaria, e l'altra semipuleggia è spostabile assialmente per mezzo di un sistema di comando idraulico.

Questi variatori continui di velocità noti presentano diversi inconvenienti, che ne limitano generalmente l'impiego alla trasmissione di potenze modeste. In primo luogo, il contatto di appoggio fra i fianchi della cinghia trapezoidale e le superfici interne coniche delle pulegge comporta problemi di slittamento relativo, particolarmente allo spunto. Inoltre, la conformazione della cinghia trapezoidale non consente di realizzare diametri di avvolgimento di questa sulle pulegge, inferiori ad un certo valore, il che limita evidentemente la gamma di rapporti di velocità ottenibile con il variatore. D'altra parte, per garantire la necessaria forza di contatto fra i fianchi della cinghia e le superfici interne delle pulegge, allo scopo di elevare per quanto possibile il valore massimo di potenza trasmissìbile, il sistema idraulico di comando dell'espansione e contrazione di tali pulegge richiede valori di potenza installata di norma assai elevati e, conseguentemente, incompatibili con talune possibili applicazioni.

Lo scopo della presente invenzione è quello di ovviare ai suddetti inconvenienti, e più in particolare di realizzare un variatore continuo di velocità del tipo definito all'inizio che consenta sia di ampliare la gamma dei rapporti di velocità ottenibili con il variatore, sia di trasmettere coppie motrici elevate senza problemi di slittamento, sia di utilizzare, per il comando dell’espansione e della contrazione delle due pulegge, potenze di azionamento modeste.

Secondo l'invenzione, tale scopo viene raggiunto mediante un variatore continuo di velocità conforme a quanto definito nel preambolo della rivendicazione 1, la cui caratteristica principale risiede nel fatto che:

l'elemento flessibile di trasmissione è costituito da una catena,

le superfici interne delle semipulegge di dette pulegge conduttrice e condotta sono formate con rispettive scanalature a raggiera corrispondenti ,

- in ciascuna coppia di scanalature delle due semipulegge di ciascuna puleggia conduttrice e condotta si impegna in modo scorrevole un rispettivo elemento di presa intermedio definente un dente di presa per la catena,

fra ogni elemento di presa e l'elemento di presa contiguo è interposto un organo elastico di collegamento.

Preferibilmente la catena è del tipo a maglie articolate con piastrine multiple, e le piastrine di ogni maglia sono provviste di serie corrispondenti di incavi per l'impegno con i denti degli elementi di presa intermedi.

Secondo una forma preferita di attuazione dell'invenzione, ciascun elemento di presa intermedio è costituito da una piastra con fianchi opposti inclinati come le superiici interne coniche delle semipulegge e formata, in corrispondenza della sua estremità radialmente esterna, con due appendici aventi superfici interne ugualmente inclinate fra le quali è disposto il relativo dente di presa, e ciascuna maglia della catena reca sui suoi fianchi due elementi a superficie inclinata complementare in appoggio contro dette superfici interne delle appendici di detti elementi di presa intermedi.

Gli organi elastici di collegamento sono convenientemente costituiti da molle a filo a doppia spirale, ed i mezzi attuatori per comandare l’avvicinamento e rispettivamente l‘allontanamento fra le semipulegge delle pulegge conduttrice e condotta sono convenientemente costituiti da un dispositivo di comando elettromeccanico.

In alternativa, tali mezzi attuatori possono essere di tipo idraulico.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti nel corso della dettagliata descrizione che segue, con riferimento ai disegni annessi forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

la figura 1 è una vista schematica in elevazione e parzialmente sezionata di un variatore continuo di velocità secondo l'invenzione,

la figura 2 è una vista in sezione longitudinale secondo la linea II-II della figura 1,

la figura 3 mostra in maggiore scala una parte della figura 1,

la figura 4 rappresenta in maggiore dettaglio un particolare della figura 3,

la figura 5 mostra in maggiore scala un particolare della figura 2, e

la figura 6 mostra in maggiore scala un dettaglio della figura 5.

Riferendosi inizialmente alle figure 1 e 2, con 1 è indicato nel suo insieme un variatore continuo di velocità secondo l'invenzione. Nell'esempio illustrato, il variatore 1 comprende un'intelaiatura di sostegno 2 che sopporta in modo girevole un albero conduttore o albero di ingresso 3 ed un albero condotto o di uscita 4 sui quali sono accoppiate in rotazione rispettivamente una puleggia conduttrice 5 ed una puleggia condotta 6, sulle quali si avvolge un elemento flessibile di trasmissione 7 ad anello chiuso.

La puleggia conduttrice 5 è costituita da due semipulegge 5a, 5b, entrambe mobili assialmente lungo l'albero condotto 3 in modo da variare il diametro di avvolgimento dell'elemento flessibile di trasmissione 7 sulla puleggia conduttrice 5.

Analogamente, la puleggia condotta 6 è costituita da due semipulegge 6a, 6b entrambe scorrevoli assialmente sull'albero condotto 4 per variare il diametro di avvolgimento dell'elemento flessibile di trasmissione 7 sulla puleggia condotta 6.

La disposizione è tale per cui quando le semipulegge 5a, 5b della puleggia conduttrice 5 vengono fra loro avvicinate assialmente, le semipulegge 6a, 6b della puleggia condotta 6 vengono fra loro allontanate assialmente, e viceversa.

Per comandare l'avvicinamento/allontanamento fra le semipulegge delle due pulegge 5 e 6 è previsto, nel caso dell'esempio illustrato, un motore elettrico 8 per l'azionamento in rotazione di un albero di comando 9, parallelo agli alberi conduttore 3 e condotto 4 e formato con una coppia di viti contrapposte 10 su ciascuna delle quali è impegnata una rispettiva madrevite 11.

Alle due madreviti 11 sono articolati due bracci di comando 12, sopportati a snodo da una coppia di sostegni 13 portati dalla struttura di sostegno 2 fra gli alberi conduttore 3 e condotto 4, ed inoltre connessi in modo articolato il primo ad una bussola 14a solidale alla semipuleggia 5a e ad una bussola 15a solidale alla semipuleggia 6a, ed il secondo ad una bussola 14b solidale alla semipuleggia 5b e ad una bussola 15b solidale alla semipuleggia 6b.

In tal modo, la rotazione impartita dal motore 8 all'albero di comando 9 in un senso o nel senso opposto provoca l'oscillazione simultanea in una direzione o nella direzione opposta dei due bracci 12 e, conseguentemente, l'avvicinamento fra le semipulegge 5a, 5b della puleggia conduttrice 5 ed il contemporaneo allontanamento delle semipulegge 6a, 6b della puleggia condotta 6, o viceversa.

Occorre notare che la disposizione illustrata nell'esempio per comandare l'espansione e la contrazione delle due pulegge 5 e 6 è puramente indicativa, ed è suscettibile di molteplici varianti. Ad esempio, una possibile soluzione alternativa potrebbe consistere nel mantenere stazionaria una delle semipulegge di ciascuna puleggia e nello spostare assialmente soltanto l'altra semipuleggia, con sistemi di comando meccanici, elettromeccanici o anche idraulici, utilizzando ad esempio martinetti contrapposti o analoghi dispositivi.

Riferendosi ora in maggiore dettaglio alle figure 2 e 3, le superfici interne affacciate 5c delle semipulegge 5a e 5b, e 6c delle semipulegge 6a, 6b presentano una conformazione conica, con un angolo di conicità relativo compreso ad esempio fra 30° e 40", e sono formate con rispettive scanalature a raggiera corrispondenti 16, 17.

Nelle coppie di scanalature radiali corrispondenti 16 della puleggia conduttrice 5 e nelle coppie di scanalature radiali corrispondenti 17 della puleggia condotta 6 si impegnano in modo scorrevole rispettive serie circonferenziali 18, 19 di elementi di presa intermedi 20 fra loro identici.

Riferendosi ora in maggiore dettaglio alle figure 4 e 5, ciascun elemento di presa intermedio 20 è costituito da una piastra con fianchi opposti 21 fra loro inclinati come le superfici interne coniche 6c (o 5c) delle semipulegge 6a, 6b (o rispettivamente 5a, 5b), inseriti in modo scorrevole in una corrispondente coppia di scanalature radiali corrispondenti 17 (o rispettivamente 16). La piastra 20 è formata, in corrispondenza della sua estremità radialmente esterna, con due appendici 22 con superfici interne 23 aventi normalmente la medesima inclinazione dei fianchi 21 e quindi delle superfici interne coniche 6c (o rispettivamente 5c), fra le quali si estende una parte ripiegata definente un dente di presa 24.

Fra ogni coppia di elementi di presa intermedi 20 è interposto un organo elastico di spinta e collegamento 25, costituito nell'esempio illustrato da una molla di compressione a filo con doppia spirale 26.

Riferendosi ora in maggiore dettaglio alle figure 4 a 6, l'elemento flessibile di trasmissione 7 è costituito da una catena a maglie 27 articolate attraverso perni 28, convenientemente del tipo a piastrine multiple del cosiddetto tipo "silenzioso" o Morse. Tali piastrine multiple sono formate, lungo 1 relativi lati situati all'interno dell'anello formato dalla catena 7, con serie corrispondenti di incavi 29 per l'impegno con i denti di presa 24 delle piastre intermedie 20. Inoltre, ciascuna maglia 27 reca sui suoi fianchi due elementi 30 (figura 4) a superficie esterna inclinata 31 in appoggio contro le superfici interne inclinate 23 delle appendici 22 delle piastre intermedie di presa 20.

Nel funzionamento, la catena 7 si avvolge sulle pulegge conduttrice 5 e condotta 6 con gli incavi 29 di volta in volta impegnati con i denti di presa 24 ed i fianchi 31 in appoggio contro le appendici 22 delle piastre intermedie 20. Le due serie circonferenziali 18 e 19 di tali piastre intermedie di presa 20 si dispongono, scorrendo lungo le relative scanalature radiali 16 e 17 della puleggia conduttrice 5 e della puleggia condotta 6, nella configurazione radiale di volta in volta determinata dalla posizione assiale relativa delle semipulegge 5a, 5b e 6a, 6b impostata. Evidentemente, più tali semipulegge sono vicine e maggiore è il diametro della serie circonferenziale 18 o 19 di piastre intermedie 20, e viceversa. Maggiore è tale diametro, e maggiore è la distanza relativa fra le piastre intermedie 20 delle due serie circonferenziali 18 e 19, e viceversa. Le molle di collegamento 26 tendono a comprimersi allorché il diametro si riduce, e ad espandersi allorché il diametro aumenta. In ogni caso, indipendentemente dal diametro di volta in volta assunto dalle due serie circonferenziali 18 e 19 delle piastre intermedie 20, e quindi dalla distanza reciproca fra tali piastre intermedie 20, la presa fra la catena 7 e le due pulegge 5 e 6 è sempre garantita dall'impegno fra i denti di presa 24 delle piastre intermedie 20 ed almeno una o più delle serie di incavi 29 delle piastrine delle maglie 27.

Con la disposizione sopra descritta, il variatore continuo 1 secondo l'invenzione è in grado di assicurare, nei confronti dei variatori continui tradizionali a cinghia trapezoidale, una serie di importanti vantaggi che si possono riassumere in quanto segue:

apprezzabile incremento della gamma di rapporti di velocità ottenibile, grazie alla possibilità offerta dalle maglie articolate 27 della catena 7 di assumere diametri di avvolgimento sull'una o sull'altra delle due pulegge 5, 6 estremamente ridotti;

- capacità di trasmissione di coppie motrici elevate senza problemi di slittamento dell'elemento flessibile di trasmissione (catena 7) relativamente alle due pulegge 5, 6;

bassa potenza di azionamento per l'allontanamento e avvicinamento relativo fra le semipulegge 5a, 5b e 6a, 6b delle due pulegge 5, 6.

Conseguentemente, il variatore continuo 1 secondo l'invenzione può vantaggiosamente estendere il proprio campo di applicazione ad una molteplicità di impieghi anche per la trasmissione di potenze elevate, come ad esempio nel caso di trasmissioni per autoveicoli, veicoli industriali e trattori agricoli, oppure in impianti industriali doveil generatore di potenza è un motore elettrico a numero di giri costante.

Il variatore è inoltre dotato di un sistema di lubrificazione non illustrato delle pulegge 5, 6, attraverso canalizzazioni formate negli alberi 2,3.

Naturalmente i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Variatore continuo di velocita (1) comprendente un albero conduttore (3) ed un albero condotto (4) recanti rispettivamente una puleggia conduttrice (5) ed una puleggia condotta (4), entrambe formate da due semipulegge (5a, 5b; 6a, 6b) con superfici interne coniche (5c, 6c) fra loro avvicinabili ed allontanabili assialmente, un elemento flessibile di trasmissione ad anello chiuso (7) che si avvolge su dette pulegge (5, 6), e mezzi attuatori (8, 9, 12) per comandare l’avvicinamento e rispettivamente l'allontanamento fra le semipulegge (5a, 5b; 6a, 6b) di dette pulegge conduttrice e condotta (5, 6) per variare corrispondentemente il diametro di avvolgimento di detto elemento flessibile (7) e, conseguentemente, il rapporto di trasmissione fra detti alberi conduttore e condotto (3, 4), caratterizzato dal fatto che: l'elemento flessibile di trasmissione è costituito da una catena (7), le superfici interne (5c, 6c) delle semipulegge (5a, 5b; 6a, 6b) di dette pulegge conduttrice e condotta (5, 6) sono formate con rispettive scanalature a raggiera corrispondenti (16, 17), - in ciascuna coppia di scanalature (16, 17) delle due semipulegge (5a, 5b; 6a, 6b) di ciascuna puleggia conduttrice e condotta (5, 6) si impegna in modo scorrevole un rispettivo elemento di presa intermedio (20) definente un dente di presa (24) per la catena (7), - fra ogni elemento di presa (20) e l'elemento di presa contiguo è interposto un organo elastico di collegamento (25).
2. 2. Variatore continuo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la catena (7) è del tipo a maglie articolate (27, 28) con piastrine multiple, le piastrine di ogni maglia (27) essendo provviste di serie corrispondenti di incavi (29) per l'impegno con i denti (24) dei suddetti elementi intermedi di presa (20).
3. 3. Variatore continuo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che ciascun elemento intermedio di presa è costituito da una piastra (20) con fianchi opposti (21) inclinati come le superfici interne coniche (5c, 6c) delle semipulegge (5a, 5b; 6a, 6b) e formata, in corrispondenza della sua estremità radialmente esterna, con due appendici (22) aventi superfici interne (23) ugualmente inclinate fra le quali è disposto il relativo dente di presa (24), e dal fatto che ciascuna maglia (27) della catena (7) reca sui suoi fianchi due elementi a superficie inclinata complementare (30, 31) in appoggio contro dette superfici interne inclinate (23) delle appendici (22) di detti elementi intermedi di presa (20).
4. 4. Variatore continuo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti organi elastici di collegamento sono costituiti da molle di compressione a filo (25) a doppia spirale (26).
5. 5. Variatore continuo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi attuatori sono di tipo elettro-meccanico (8, 10, 12).
6. 6. Variatore continuo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi attuatori sono di tipo idraulico.
7. 7. Variatore continuo sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.