ITUB20152783A1 - Sincronizzatore a circolazione forzata di sfere - Google Patents

Description

Sincronizzatore a circolazione forzata di sfere

Descrizione

La presente invenzione ha come oggetto un sincronizzatore a circolazione forzata di sfere per un cambio di velocità impiegabile a bordo di un veicolo, in particolare un motoveicolo, che risulta essere del tipo sincronizzato, ovvero operante in modo tale che le due parti del cambio che si devono innestare per trasmettere la coppia sono portate alla stessa velocità, prima che i denti dell'innesto stesso si impegnino fra di loro.

In generale, i sincronizzatori per cambi di velocità noti appartengono alla famiglia dei sincronizzatori ad anello troncoconico o alla famiglia dei sincronizzatori a servo-bloccaggio,

I primi sono sostanzialmente composti da due superfici troncoconiche interagenti, solidali una a un ingranaggio e l'altra a un manicotto scorrevole munito di denti frontali che realizza un innesto spostandosi assialmente verso l'ingranaggio.

Questo tipo di sincronizzatore non garantisce un buon funzionamento se la manovra di inserimento delle marce è eseguita molto rapidamente o se si hanno velocità molto diverse fra gli organi,-inoltre l'inserimento delle marce richiede sempre, anche se le parti dell'innesto hanno uguale velocità, un certo sforzo.

I sincronizzatori a servo-bloccaggio invece sono costruttivamente diversi e attingono solo in parte dalla leva di comando la forza per sincronizzare gli alberi, ma sono costruttivamente complessi e sostanzialmente adatti a cambi a elevate prestazioni per autotrazione e non all'ambito dei motoveicoli, in particolare scooter.

Il brevetto USA No. 7,484,605 descrive un sistema di innesto con due anelli concentrici e un sistema di camme disposte tra di esse che viene attuato per ottenere il loro reciproco impegno.

Il brevetto USA No, 7,882,758 descrive un sistema simile al precedente in cui le camme sono azionate da organi sensibili alla forza centrifuga.

Il brevetto USA No. 8,474,346 descrive ancora un sistema analogo, in cui le camme sono azionate da un sistema di aste.

Tuttavia, questo tipo di innesti soffre dell'inconveniente di dover azionare dette camme con una forza predeterminata, affinché possano realizzare l'attrito necessario all'innesto.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è di fornire un sincronizzatore che consenta di ovviare all'inconveniente menzionato con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un sincronizzatore come sopra specificato che si caratterizza per il fatto di comprendere:

• un piatto spingente;

• un primo disco adiacente a detto piatto spingente, comprendente prime scanalature elicoidali che si sviluppano dal centro alla periferia del primo disco secondo un verso predeterminato;

• un secondo disco, adiacente a detto primo disco, comprendente seconde scanalature elicoidali che si sviluppano dal centro alla periferia del secondo disco secondo un verso opposto a detto verso predeterminato;

• una pluralità di cursori inseriti tra il primo e il secondo disco all'interno di rispettive prime e seconde scanalature affacciate, la loro posizione radiale dipendendo dalla posizione reciproca del primo e del secondo disco, i cursori essendo atti a spostarsi radialmente se i due dischi vengono ruotati uno rispetto all'altro ed essendo premute contro una faccia di detto piatto spingente rivolta verso detto primo disco,

detta faccia del piatto spingente e/o detti dischi presentando un profilo tale che la variazione della posizione dei cursori tra i dischi determina una spinta varia in senso assiale a seconda della rispettiva posizione radiale dei cursori.

Il principale vantaggio del sincronizzatore a circolazione forzata di sfere secondo la presente invenzione risiede nel permettere la possibilità di selezionare ogni marcia in qualsiasi momento, grazie a un meccanismo meccanico semplice e diretto, che richiede una forza di attivazione di ridotta entità.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornita a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui:

* la figura 1 mostra una vista assonometrica in esploso di un esempio di sincronizzatore a circolazione forzata di sfere secondo la presente invenzione;

* la figura 2 mostra un'altra vista assonometrica in esploso di del sincronizzatore di figura 1;

* la figura 3 mostra una sezione trasversale del sincronizzatore in figura 1, secondo un piano radiale, in una prima configurazione;

* la figura 3A mostra una vista in pianta e in sezione che illustra un dettaglio di detta prima configurazione;

* la figura 4 mostra una sezione trasversale del sincronizzatore in figura 1, secondo un piano radiale, in una seconda configurazione; e

* la figura 4A mostra una vista in pianta e in sezione che illustra un dettaglio di detta seconda configurazione.

Con riferimento alle figure da 1 a 4A, un sincronizzatore a circolazione forzata di sfere secondo l'invenzione è indicato nel suo complesso con 20.

Esso comprende un primo piatto di contenimento 1 che presenta un profilo a campana e che definisce uno spazio interno di forma sostanzialmente circolare. Il primo piatto 1 comprende un primo foro centrale 2 che definisce un asse del sincronizzatore 20.

Contrapposto al primo piatto 1, il sincronizzatore 20 comprende un secondo piatto spingente 3 affacciato al primo piatto in modo da ostruire detto spazio interno, il secondo piatto 3 presentando un diametro inferiore del diametro del profilo a campana del primo piatto 1 e un secondo foro centrale 4; i due piatti 1, 3 sono disposti centrati uno rispetto all'altro.

Nel presente esempio, il secondo piatto spingente 3 presenta una faccia 5 rivolta verso il primo piatto I e verso a ciò che il suo profilo a campana contiene; questa faccia presenta un profilo che, dal centro alla periferia, è conformato sostanzialmente a cono, con la parte centrale di spessore più sottile rispetto alla periferia, in modo tale che la sommità virtuale del cono sia rivolta verso l'esterno del profilo a campana del primo piatto 1.

In questo modo, la distanza tra un punto di tale faccia 5 e un piano perpendicolare all'asse dei due piatti 1, 3 aumenterà passando dalla periferia al centro. Ciò avrà un effetto, come si vedrà in maggiore dettaglio, sul funzionamento del sincronizzatore 20.

Esso comprende ulteriormente un primo disco 6, adiacente a detto secondo piatto spingente 3, anch'esso centrato sull'asse di detti piatti 1, 3.

II primo disco 6 comprende prime scanalature 7 passanti, in particolare tre, che hanno un profilo elicoidale che si sviluppa dal centro alla periferia del primo disco secondo un verso predeterminato, nell'esempio antiorario se viste dal punto di vista del piatto spingente 3.

Il sincronizzatore 20 comprende anche un secondo disco 8, adiacente a detto primo disco 6, ovvero disposto tra il primo disco 6 e il primo piatto 1, che comprende a sua volta seconde scanalature 9 passanti, che hanno un profilo elicoidale che si sviluppa dal centro alla periferia del secondo disco 8, ma secondo un verso opposto al verso di dette prime scanalature 7, quindi orario nel presente esempio, dal punto di vista del piatto spingente 3.

In questo esempio le prime e le seconde scanalature 7, 9 sono sostanzialmente speculari e si estendono sui rispettivi dischi su un arco di cerchio compreso tra 100° e 160°, in modo da avere un'inclinazione predeterminata che verrà opportunamente scelta in sede di progetto.

Vantaggiosamente, i dischi 6, 8 sono realizzati in lamierino indurito superficialmente, e le scanalature 7, 9 presentando ribordi arrotondati rivolti all'esterno dell'accoppiamento dei dischi 6, 8. Essi hanno sostanzialmente lo stesso diametro, sono piani e sono premuti uno contro l'altro, in modo che le tre scanalature di ciascun piatto presentino rispettivi punti di incrocio.

Essendo le scanalature disposte equispaziate sulla circonferenza di ciascun disco per cui, qualsiasi sia la posizione radiale di un disco rispetto all'altro, anche i punti di incrocio risultanti saranno sempre equispaziati.

Il sincronizzatore 20 comprende pertanto una pluralità di sfere 10, in particolare tre, inserite tra il primo e il secondo disco 6, 8 all'interno delle rispettive prime e seconde scanalature 7, 9 affacciate.

Nel presente esempio, il diametro di ciascuna sfera 10 è leggermente inferiore alla larghezza delle scanalature 7, 9 che, nel presente esempio, è costante. In questo modo, le sfere 10 sono libere di scorrere all'interno di ciascuna scanalatura, rimanendo pertanto nei suddetti loro punti di incrocio: ne consegue che, ruotando reciprocamente i due dischi 6, 8 si ottiene uno spostamento della posizione radiale delle sfere 10 che dipende dalla posizione reciproca del primo e del secondo disco 6, 8.

Pertanto, le sfere 10 si comportano come cursori che scorrono in dette scanalature; si intende che la sfera è solo una forma preferita ma non esclusiva dei cursori.

Ciascun disco 6, 8 presenta un foro centrale da cui si diramano rispettivi primo e secondo perno 11, 12 tubolari, il primo perno 11 essendo concentricamente contenuto in detto secondo perno 12, Entrambi sono rivolti verso il primo piatto 1 e sporgono esternamente a esso dal suo primo foro 2.

La faccia 5 del secondo piatto 3 spingente è premuta contro il primo disco 11 da cui sporgono, in corrispondenza dei suddetti punti di incrocio, le sfere 10 che esercitano una spinta contro la faccia 5 di detto piatto spingente 3, considerando che esse sporgono dal primo disco 11 di un'altezza leggermente inferiore al loro raggio.

L'interazione tra la posizione delle sfere 10 e il profilo conico della faccia 5 del piatto spingente 3 fa sì che la variazione della posizione delle sfere 10 tra i dischi 6, 8 determina una spinta assiale che varia a seconda della rispettiva posizione radiale delle sfere 10.

Quando le sfere 10 sono posizionate al centro dei dischi 6, 8, il piatto spingente 3 non è sollecitato in spinta assiale da esse perché si trovano nell'area del piatto 3 più sottile; quando le sfere 10 vengono spostate radialmente verso la periferia dei dischi 6, 8 esse premono sulla faccia 5 del piatto spingente 3 e determinano una spinta che può essere sfruttata nel sincronizzatore 20 in modo sostanzialmente convenzionale.

Si intende che il cono può essere invertito, cambiando nel contempo le inclinazioni delle scanalature 7, 9 e quindi la posizione operativa delle sfere 10. Si intende inoltre che il profilo conico è solo uno dei profili efficaci della faccia 5.

Inoltre, si può facilmente comprendere che, variando radialmente la forma delle scanalature, ovvero la loro larghezza , che potrebbero anche non essere passanti e presentare una profondità che varia radialmente, la reciproca rotazione dei due dischi potrebbe allontanarli uno dall'altro, causando così una spinta sul piatto spingente; il primo disco inoltre potrebbe coincidere con il piatto spingente.

Il sincronizzatore 20 comprende mezzi per attuare la reciproca rotazione dei due dischi 6, 8, che agiscono sui rispettivi perni 11, 12.

Nel presente esempio, tali mezzi comprendono un solenoide 21 che presenta un braccio 22 che viene traslato da una posizione ritratta a una posizione estesa e viceversa. Un'estremità distale del braccio 22 è articolata a una coppia di prime ganasce 24 articolate a loro volta sulla faccia del primo piatto 1 rivolta all'esterno.

La posizione delle articolazioni è tale che quando il braccio 22 viene ritratto, il secondo perno 12 del secondo disco 8 viene ruotato.

Alle prime ganasce 24 sono altresì connesse seconde ganasce 25 agenti sul primo perno 11 del primo disco 6 che, per effetto del ritrarsi del braccio 22, viene ruotato in senso opposto.

Ciò determina anche la traslazione radiale dei cursori, ovvero delle sfere 10, causando l'effetto spinta sopra descritto.

Al sopra descritto sincronizzatore a circolazione forzata di sfere un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sincronizzatore (20) a circolazione forzata di sfere per un cambio di velocità, che comprende: • un piatto spingente (3); • un primo disco (6) adiacente a detto piatto spingente (3), comprendente prime scanalature (7) elicoidali che si sviluppano dal centro alla periferia del primo disco (6) secondo un verso predeterminato; • un secondo disco (8), adiacente a detto primo disco (6), comprendente seconde scanalature (9) elicoidali che si sviluppano dal centro alla periferia del secondo disco (7) secondo un verso opposto a detto verso predeterminato; • una pluralità di cursori (10) inseriti tra il primo e il secondo disco (6, 8) all'interno di rispettive prime e seconde scanalature (7, 9) affacciate, la loro posizione radiale dipendendo dalla posizione reciproca del primo e del secondo disco (6, 8), i cursori (10) essendo atti a spostarsi radialmente se i due dischi (6, 8) vengono ruotati uno rispetto all'altro ed essendo premute contro una faccia (5) di detto piatto spingente (3) rivolta verso detto primo disco (6), detta faccia (5) del piatto spingente (3) e/o almeno uno di detti dischi (6, 8) presentando un profilo tale che la variazione della posizione dei cursori (10) tra i dischi (6, 8) determina una spinta assiale che varia a seconda della rispettiva posizione radiale dei cursori (10).
2. 2. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 1, in cui i cursori sono sfere (10).
3. 3. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 1, che presenta un piatto di contenimento (1) che presenta un profilo a campana e che definisce uno spazio interno di forma sostanzialmente circolare, che accoglie detti dischi (6, 8), e che comprende un rispettivo foro centrale (2).
4. 4. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 3, in cui detto piatto spingente (3) è affacciato al primo piatto (1) in modo da ostruire detto spazio interno, il secondo piatto (3) presentando un diametro inferiore del diametro del profilo a campana del primo piatto (1).
5. 5. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 1, in cui la faccia (5) del piatto spingente (3) presenta un profilo che, dal centro alla periferia, è conformato sostanzialmente a cono, in modo tale che la distanza tra un punto di tale faccia 5 e un piano perpendicolare all'asse del sincronizzatore (20) varierà passando dalla periferia al centro.
6. 6. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 5, in cui con la parte centrale del piatto spingente (3) è di spessore più sottile rispetto alla periferia.
7. 7. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 1, in cui le prime e le seconde scanalature (7, 9) sono tre e si estendono sui rispettivi dischi su un arco di cerchio compreso tra 100° e 160°.
8. 8. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 1, in cui i dischi (6, 8) sono realizzati in lamierino indurito superficialmente, e le scanalature (7, 9) sono passanti e presentano ribordi arrotondati rivolti all'esterno dell'accoppiamento dei dischi (6, 8).
9. 9. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 1, in cui le scanalature (7, 9) sono passanti e presentano una larghezza costante, e sono disposte equispaziate sulla circonferenza di ciascun disco per cui, qualsiasi sia la posizione radiale di un disco rispetto all'altro, anche i rispettivi punti di incrocio risultanti sono equispaziati.
10. 10. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione I, in cui ciascun disco (6, 8) presenta un foro centrale da cui si diramano rispettivi primo e secondo perno (11, 12) tubolari, il primo perno (11) essendo concentricamente contenuto in detto secondo perno (12) o viceversa.
11. 11. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione 10, che comprende mezzi per attuare la reciproca rotazione dei due dischi (6, 8), che agiscono sui rispettivi perni (11, 12).
12. 12. Sincronizzatore (20) secondo la rivendicazione II, in cui i mezzi per attuare la reciproca rotazione dei due dischi (6, 8) comprendono un solenoide (21) che presenta un braccio (22) che viene traslato da una posizione ritratta a una posizione estesa e viceversa, un'estremità distale del braccio (22) è articolata a una coppia di ganasce (24) articolate a loro volta sul sincronizzatore (20).