IT9020861A1

IT9020861A1 - Cambio, in particolare per autoveicoli, munito di albero d'entrata e l'interposizione di una serie di ruote dentate agisce sull'assale anteriore nonche' sull'assale posteriore del veicolo

Info

Publication number: IT9020861A1
Application number: IT020861A
Authority: IT
Inventors: Michael Herlitzek; Fritz Leber
Original assignee: Zahnradfabrik Friedrichshafen
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1992-01-04
Also published as: US5079965A; IT1247384B; IT9020861A0

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Cambio"

Riassunto del trovato

L'invenzione riguarda un cambio (9). Al cambio è preinserito un convertitore di coppia idrodinamico (3). Il cambio (9) presenta degli innesti (17, 18, 23 e 28), che sono azionabili idraulicamente e conformati in costruzione eguale. Le ruote dentate (14, 15, 16, 19, 20, 21, 22, 24, 26 e 27) sono fra loro in presa continua. Per ridurre lo sviluppo di rumori, le ruote dentate sono elicoidali e conformate con alta dentatura. Il cambio si presta particolarmente per impiego su autoveicoli, nei quali viene data particolare importanza al comfort di viaggio. Tali veicoli sono per esempio autovetture pesanti e camper.

Descrizione del trovato

L'invenzione si riferisce ad un cambio con un'albero di entrata, su cui è montata senza possibilità di rotazione relativa una ruota centrale e sono sopportate due ruote secondarie ai due lati vicino alla ruota centrale, folli sull' albero d'entrata ed accoppiabili ciascuna mediante un innesto sulla ruota centrale, e con un albero coassiale con l'albero d' entrata su cui sono montate senza possibilità di rotazione relativa due ruote dentate, le quali ingranano con le ruote secondarie, e con una ruota dentata sopportata folle sull' albero, la quale ingrana con la ruota centrale ed è accoppiabile mediante un'ulteriore innesto su una delle ruote dentate.

Dal brevetto tedesco 25 35 700 è stato reso noto un cambio innestabile sotto carico del tipo costruttivo a contr' albero, il quale presenta in una variante d' esecuzione tre marce in avanti e tre retromarce. Per ottenere volta per volta lo stesso numero di marce in avanti e retromarce, questo cambio presenta i cosiddetti innesti direzionali, che sono assegnati a delle ruote dentate, sopportate folli su due alberi disposti parallelamente all'albero d'entrata. In questo cambio sono montati coassialmente l' uno dietro l'altro due innesti, i quali sono conformati come innesti doppi con un porta-lamelle comune. La percentuale di parti uguali è grande, tuttavia la distanza verticale dell'albero di entrata dall'albero di uscita è relativamente grande a causa della conformazione del cambio come cambio invertitore.

All'odierno stato della tecnica ( brevetto tedesco 2800 267) si annovera inoltre un cambio a quattro marce, in cui degli innesti conformati come innesti a lamelle sono conformati della stessa grandezza e raggruppati onde formare degli innesti doppi. In una prima forma di esecuzione di questo cambio, una ruota centrale è collegata senza possibilità di rotazione relativa con l'albero d'entrata. Ai due lati della ruota centrale sono sopportate delle ruote secondarie folli sull'albero di entrata. Mediante un innesto volta per volta le ruote secondarie sono accoppiabili con la ruota centrale. Le ruote dentate, montate sull' albero d'entrata, sono in presa continua con le ruote dentate, sopportate su un albero diretto coassialmente rispetto all'albero di entrata. Ad una parte delle ruote dentate di questo albero sono assegnati pure due innesti, raggruppati onde formare un innesto doppio. Mediante azionamento degli innesti si possono innestare le singole marce, non essendo prevista una retromarcia nella disposizione descritta. Questa diventa possibile in una seconda forma di esecuzione del cambio mediante preinserzione di un invertitore. Anche in questa costruzione il numero delle retromarce corrisponde a quello delle marce in avanti. Anche in questo cambio, la distanza dell'albero di entrata è relativamente grande in direzione verticale dall'albero di uscita.

A base dell'invenzione, prendendo le mosse dalla disposizione secondo il brevetto tedesco 2800 267, sta il problema di creare un cambio, che sia adatto particolarmente per l'azionamento di autoveicoli azionati frontalmente rispettivamente a quattro ruote motrici, particolarmente per autoveicoli industriali leggeri e camper. Occorre realizzare una bassa posizione del baricentro bassa dell' unità di azionamento formata dal motore e del cambio. Oltre a una costruzione compatta occorre mantenere il vantaggio della grande percentuale di parti uguali. Un ampiamento del problema posto è rappresentato dal fatto che questo cambio deve essere adatto particolarmente, grazie ad un ridotto sviluppo di rumore, per l' azionamento di camper, piccoli autobus o altri autoveicoli confrontabili. Questo problema viene risolto grazie alle proprietà caratterizzanti della rivendicazione principale.

Mediante la conformazione secondo l'invenzione del cambio, anzitutto vengono mantenuti i vantaggi di una grande percentuale di parti uguali. Il cambio presenta tre marce in avanti ed una retromarcia nonché un accoppiamento di ruote dentate per l'azionamento di un albero di azionamento d' assale. Un particolare vantaggio rispetto alla disposizione secondo l'odierno stato della tecnica è da ravvisare nel fatto che è stata mantenuta la disposizione dell'albero d'entrata rispetto all'albero diretto coassialmente con il primo, che l'albero d'entrata - visto in posizione verticale e riferito all'albero di azionamento di assale - è l'albero che si trova più in basso, e conseguentemente presenta una distanza minima rispetto all'albero di azionamento d'assale. Ciò porta al fatto che l'unità di azionamento, costituita dal motore di azionamento, dal convertitore di coppia idrodinamico e dal cambio, può essere montata direttamente al di sopra dell'assale anteriore e lateralmente adiacente a questo. Ciò porta ad una bassa posizione del baricentro della disposizione d'azionamento, ciò che influisce favorevolmente sulle proprietà di viaggio. In collegamento con gli accorgimenti proposti nella rivendicazione 4, si ottiene un cambio di costruzione compatta e con bassa emissione di rumore, che è particolarmente qualificato per lo scopo di impiego indicato.

Ulteriori proprietà dell'invenzione nonché i vantaggi che ne risultano sono ricavabili dalle rivendicazioni 2 e 3, nonché da 6 a 10.

Nel disegno è rappresentato schematicamente un esempio di esecuzione dell'invenzione, che viene descritto qui di seguito dettagliatamente.

La disposizione di azionamento, rappresentata in modo fortemente semplificato nella figura 1, comprende un dispositivo di azionamento a motore 1, ad esempio un motore a combustione interna, che aziona una ruota di pompa 2 di un convertitore di coppia idrodinamico 3. Il convertitore di coppia idrodinamico 3 presenta una ruota di turbina 4 ed un giunto di sorpasso in derivazione 5, nonché una ruota di guida 6. Quest'ultima si sostiene tramite un giunto unidirezionale 7 sull'involucro 8.

Al convertitore di coppia idrodinamico 3 è postinserito un cambio 9. La ruota di turbina 4 è collegata senza possibilità di rotazione relativa ad un albero d'entrata 10. Il cambio 9 presenta un ulteriore albero 11, coassiale con l'albero di entrata, ed un albero di inversione 12. Inoltre esiste un albero di azionamento d'assale 13. L' albero di inversione 12 e l' albero di azionamento d'assale 13 si estendono pure coassialmente rispetto all' albero d'entrata 10.

Sull' albero di entrata 10 è montata senza possibilità di rotazione relativa una ruota centrale 14. Due ruote dentate secondarie 15 e 16 sono sopportate ai due lati della ruota centrale 14, folli sull' albero di entrata 10. La ruota secondaria 15 è accoppiabile mediante un innesto 17 e la ruota dentata secondaria 16 mediante un innesto 18 con la ruota centrale 14. Come innesti 17 e 18 vengono impiegati degli innesti a lamelle azionabili idraulicamente, i quali costruttivamente sono conformati in modo eguale. Ciò riduce il costo costruttivo.

L'albero 11 presenta le ruote dentate 19, 20 nonché 21, le quali sono collegate ad esso senza possibilità di rotazione relativa. In questo caso è conveniente conformare l'albero 11 e la ruota dentata 21 in un sol pezzo. La ruota dentata 20 può venire montata sull' albero mediante un'adatto collegamento di trascinamento (dentatura a profilo conico). Per il collegamento senza possibilità di rotazione relativa della ruota dentata 19 con l'albero 11, in modo conveniente si presenta un collegamento per calettamento a caldo. Oltre alle ruote dentate 19, 20 e 21, sull'albero 11 è sopportata folle una ruota dentata 22. Quest' ultima può venire accoppiata tramite un altro innesto 23 con la ruota dentata 20. L'innesto 23 è pure conformato come innesto a lamelle azionabile idraulicamente e per il resto ha una costruzione uguale con gli innesti a lamelle 17 e 18.

Sull' albero di azionamento d'assale 13 è sopportata girevole una ruota dentata 24, la quale è collegata per ingranamento continuo con la ruota dentata 21 dell'albero 11.

D' altronde la ruota centrale 14 dell'albero di entrata 10 ingrana con la ruota dentata 22 dell'albero 11, la ruota dentata secondaria 15 sull'albero d'entrata 10 ingrana con la ruota dentata 19 dell'albero 11 e la ruota dentata secondaria 16 sull'albero d'entrata 10 ingrana con la ruota dentata 20 dell'albero 11.

La prima marcia viene innestata chiudendo l'innesto 17. La potenza di azionamento viene trasmessa attraverso la ruota secondaria 15, la ruota dentata 19 e le ruote dentate 21 e 24. Azionando l'innesto 18, viene innestata la seconda marcia. La potenza di azionamento viene trasmessa attraverso la ruota secondaria 16 e la ruota dentata 20 nonché le ruote dentate 21 e 24.

Chiudendo l'innesto 23 è innestata la terza marcia. La potenza di trasmissione passa allora attraverso la ruota centrale 14 e la ruota dentata 22, nonché le ruote dentate 21 e 24. A completamento occorre tenere presente che volta per volta viene azionato solo uno degli innesti 17, 18 e 23.

All' albero di inversione 12 è collegata senza possibilità di rotazione relativa a una ruota dentata 26. Essa è collegata con ingranamento continuo con la ruota centrale 14 dell' albero d'entrata 10. Inoltre sull' albero di inversione 12 è sopportata folle una ruota dentata 27, accoppiabile attraverso un' innesto 28 con la ruota dentata 26. La ruota dentata 27 ingrana con la ruota dentata 19 dell'albero 11, ciò che è evidenziato dalla linea 29 disegnata a tratteggio.

L' innesto 28 per abbassare il costo costruttivo è conformato in modo eguale agli innesti 17, 18 e 23. Azionando l'innesto 28 nel senso della chiusura è innestata la retromarcia. Il flusso di potenza avviene allora attraverso la ruota centrale 14 dell'albero d'entrata, la ruota dentata 26 dell'albero d'inversione, la ruota dentata 27 dell'albero d'inversione, che ingrana con la ruota dentata 19 dell'albero 11, nonché le ruote dentate 21 e 24. L'albero di inversione 12 è equipaggiato con un disco di segnalazione 30, al quale è assegnato un sensore 31 per determinazione del numero di giri. Il sensore 31 serve per rilevare il numero di giri primari, vale a dire il numero di giri dell'albero d'entrata 10.

E' previsto un altro sensore 32 per rilevare il numero di giri secondari, vale a dire il numero di giri dell'albero 11. Ambedue i sensori 31 e 32 sono montati in punti favorevoli dal punto di vista costruttivo. Nel presente caso ciò è il piano di separazione tra la scatola del cambio (non rappresentata) e la scatola di comando direttamente flangiata (pure non rappresentata).

La determinazione dei numeri di giri primari e secondari permette un azionamento in funzione del numero di giri per gli innesti, essendo possibile particolarmente un comando incrociato.

Un'assale anteriore 33 presenta un differenziale trasversale 34 di tipo costruttivo normale. L'estremità dell'albero d'azionamento d'assale 13, disposta a sinistra nel disegno, presenta un pignone d'azionamento 35, il quale è in collegamento per l'azionamento con una ruota planetaria 36 del differenziale trasversale 34.

Su un autoveicolo azionato esclusivamente frontalmente, la ruota dentata 24 è collegata senza possibilità di rotazione relativa con l'albero di azionamento d'assale 13.

Nell' esempio di esecuzione rappresentato viene azionato in più un assale posteriore 37, il quale analogamente all' assale anteriore 33, presenta un differenziale trasversale 38. Una ruota planetaria 39 viene azionata da un pignone d'azionamento 40 di un treno 41.

Per il collegamento dal punto di vista della trasmissione dell' assale anteriore e dell'assale posteriore 33 e 37, la disposizione presenta un differenziale longitudinale 42, la cui gabbia di differenziale 43 è collegata senza possibilità di rotazione relativa con la ruota dentata 24. In questo caso la ruota dentata 24 è conformata come ruota folle, e l'albero di azionamento d'assale 13 è collegato senza possibilità di rotazione relativa ad una ruota conica d' assale 44 del differenziale longitudinale. La ruota conica d' assale 45, posta di fronte, è collegata senza possibilità di rotazione relativa ad un albero di azionamento d'assale 46, conformato diviso. Un manicotto dì inserimento 47, il quale - come si vede nel disegno - può occupare due posizioni di inserimento, è previsto per aggiungere o staccare l'azionamento per l'assale posteriore 37.

La rappresentazione fortemente semplificata corrispondentemente alla figura 2 serve unicamente allo scopo di evidenziare la disposizione spaziale dell'albero 11, dell'albero di inversione 12 e dell'albero di azionamento d'assale 13 rispetto all'albero d'entrata 10. Guardando nella direzione longitudinale degli alberi, gli assi centrali longitudinali dell'albero d' entrata 10, dell'albero 11 e dell'albero d'inversione 12 si trovano sui vertici di un triangolo pressoché equilatero. L'albero d'entrata 10 presenta rispetto all' albero d'azionamento d'assale 13 (e quindi rispetto all'assale anteriore 33) la minima distanza verticale. Questa distanza diventa particolarmente piccola quando l' albero d'azionamento d'assale 13 (e quindi il differenziale trasversale 34 dell'assale anteriore 33) è montato spostato lateralmente rispetto all' albero d'entrata 10.

Tutte le ruote dentate 14, 15, 16, 19, 20, 21, 24, 26 e 27 del cambio 9 sono elicoidali. Inoltre queste ruote dentate presentano delle altezze dei denti, che sono comprese nel campo maggiore a due sino a minore a tre volte i loro moduli dei denti. Ambedue questi accorgimenti, la dentatura elicoidale e l' alta dentatura delle ruote dentate, contribuiscono notevolmente a ridurre l'emissione dei rumori da parte del cambio 9.

Riassumendo con la disposizione precedentemente illustrata si possono ottenere sostanzialmente i seguenti vantaggi: il cambio 9 è caratterizzato dalla sua costruzione compatta. Tutti gli innesti 17, 18, 23 e 28 sono conformati costruttivamente di tipo eguale, ciò che riduce il costo di fabbricazione. Mediante l'assegnazione spaziale dell'albero d'entrata 10 e degli altri alberi 11, 12 e 13 si può disporre l' unità di azionamento completa, costituita dal dispositivo di azionamento a motore 1, dal convertitore di coppia idrodinamico 3 e dal cambio 9, direttamente sopra l'assale anteriore 33 e lateralmente adiacente a quest' ultimo. Ne deriva una posizione bassa del baricentro. Tutti gli alberi sono caratterizzati da una corta lunghezza costruttiva, ciò che realizza una costruzione rigida. Anche questa proprietà contribuisce alla riduzione dell'emissione di rumore. Un'unità di azionamento avente le proprietà sopra indicate e i vantaggi che ne risultano si presta in modo particolare per l'azionamento di un autoveicolo azionato frontalmente rispettivamente a quattro ruote motrici, in cui viene data particolare importanza al comfort di viaggio. Per quanto riguarda un tale veicolo si può trattare in particolare di un camper.

Legenda

1 Dispositivo di azionamento

2 Ruota di pompa

3 Convertitore di coppia idrodinamico 4 Ruota di turbina

5 Giunto di sorpasso in derivazione 6 Ruota di guida

7 Giunto unidirezionale

8 Scatola

9 Cambio

10 Albero d'entrata

11 Albero

12 Albero d'inversione

13 Albero d'azionamento d'assale

14 Ruota centrale

15 Ruota dentata secondaria

16 Ruota dentata secondaria

17 Innesto

18 Innesto

19 Ruota dentata

20 Ruota dentata

21 Ruota dentata

22 Ruota dentata

23 Innesto

24 Ruota dentata

26 Ruota dentata

27 Ruota dentata

28 Innesto

29 Linea tratteggiata

30 Disco di segnalazione

31 Sensore

32 Sensore

33 Assale anteriore

34 Differenziale trasversale

35 Pignone d'azionamento

36 Ruota planetaria

37 Assale posteriore

38 Differenziale trasversale

39 Ruota planetaria

40 Pignone d'azionamento

41 Treno d'alberi

42 Differenziale longitudinale 43 Gabbia di differenziale

44 Ruota conica d'assale

45 Ruota conica d'assale

46 Albero d'azionamento d'assale 47 Manicotto di inserimento

Claims

Rivendicazioni Cambio (9) con albero d'entrata (10), su cui è montata senza possibilità di rotazione relativa una ruota centrale (14) e due ruote secondarie (15, 16) sono sopportate ai due lati vicino alla ruota centrale (14), folli sull'albero d'entrata (10) ed accoppiabili volta per volta mediante un innesto (17, 18) con la ruota centrale (14), e con un'albero (11), che è coassiale con l'albero d'entrata (10), e su cui sono montate senza possilbilità di rotazione relativa due ruote dentate (19, 20), le quali ingranano con le ruote dentate secondarie (15, 16), e con una ruota (22), la quale è sopportate folle sull'albero (11), ingrana con la ruota centrale (14) ed è accoppiabile mediante un altro innesto (23) con una delle ruote dentate (19, 20), caratterizzato dal fatto che con la ruota centrale (14) ingrana un'ulteriore ruota dentata (26), la quale è montata senza possibilità di rotazione relativa su un' albero d'inversione (12), coassiale con l'albero d'entrata (10), e con cui è accoppiabile mediante un ulteriore innesto (28) una ruota dentata (27), montata folle sull' albero d'inversione (12) ed ingranante con una delle ruote dentate (19, 20, 21), montate senza possibiltà di rotazione relativa sull'albero (11), e che sull'albero (11) è montata senza possibilità di rotazione relativa un'ulteriore ruota dentata (21), la quale è in collegamento per l'azionamento con una ruota dentata (24) di un albero d'azionamento d' assale (13).
2. Cambio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la ruota dentata (27), accoppiabile, dell'albero d'inversione ingrana con la ruota dentata (19), non accoppiabile, dell'albero (11).
3. Cambio secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la ruota dentata (21) dell'albero (11) è montata tra la ruota dentata (22), folle ed accoppiabile, e la ruota dentata (19), non accoppiabile.
4. Cambio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che tutte le ruote dentate (14, 15, 16, 19, 20, 22, 24, 26 e 27) sono elicoidali e conformate con alta dentatura.
5. Cambio secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le ruote dentate (14, 15, 16, 19, 20, 22, 24, 26 e 27) presentano altezza dei denti nel campo da due sino a tre volte i loro moduli di dente.
6. Cambio secondo le rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che all'albero d'inversione (12) ed alla ruota dentata (19) dell'albero (11) sono assegnati dei sensori (31, 32) per rilevare i loro numeri di giri.
7. Cambio secondo la rivendicazione 1, per l'azionamento di un autoveicolo azionato frontalmente rispettivamente a quattro ruote motrici, in cui la potenza d'azionamento viene diretta attraverso dei differenziali trasversali (34, 38), dell'assale anteriore rispettivamente dell'assale posteriore (33, 37) rispettivamente attraverso un differenziale longitudinale supplementare (42), caratterizzato dal fatto che la ruota dentata (24) è collegata senza possibilità di rotazione relativa alla gabbia di difffferenziale (43) del differenziale longitudinale (42) ed è sopportata girevole sull'albero d'azionamento d'assale (13), quest'ultimo essendo collegato per quanto riguarda l'azionamento ad un estremità (35) con il differenziale trasversale (34) dell'assale anteriore (33) e sull'altra estremità ad una ruota dentata conica d'assale (44) del differenziale longitudinale (42).
8. Cambio secondo le rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che l'albero d'entrata (10) -visto nella direzione longitudinale del cambio (9) presenta la minima distanza verticale dall'albero d'azionamento trasversale (13) ed è montato disposto spostato lateralmente rispetto a quest'ultimo.
9. Cambio secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che l'altra ruota dentata conica d'assale (45) del differenziale longitudinale (42) per l'azionamento del differenziale trasversale (38) dell'assale posteriore (37) è collegabile senza possibilità di rotazione relativa con un treno d'alberi (41).
10. Cambio secondo le rivendicazioni da 1 a 5 e 8, caratterizzato dal fatto che all'albero d'entrata (10) è preiserito un convertitore di coppia idrodinamico (3) avente un giunto di passaggio in derivazione (5).