ITMI20061509A1

ITMI20061509A1 - Dispositivo di cambio con forcella di cambio e arresto di cambio

Info

Publication number: ITMI20061509A1
Authority: IT
Inventors: Klaus Kramer; Volker Pechtl
Original assignee: Ina Schaeffer Kg
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2007-02-24
Also published as: FR2890144A1; DE102005039752A1; FR2890144B1

Description

de Dominicis & Mayer

- 2 -

si impegna nella cava perimetrale (25) del manicotto scorrevole (8).

(Figura 3)

Descrizione del trovato

Campo dell’invenzione

L’invenzione riguarda un dispositivo di cambio per un cambio dì velocità di ingranaggi, con un manicotto scorrevole presentante una cava perimetrale e con una forcella di cambio, presentante un corpo di base o fondo a forma di forcella, nonché un mozzo, laddove il mozzo presenta un alloggiamento, tramite il quale la forcella di cambio è guidata su un’asta di cambio, laddove inoltre nel mozzo è disposto un arresto dì cambio, tramite il quale il mozzo portante la forcella di cambio è arrestabile in differenti posizioni di cambio sull’asta di cambio.

Sfondo dell’Invenzione

I dispositivi di cambio in cambi di velocità ad ingranaggi presentano frequentemente un elemento dì cambio nella forma dì una forcella di cambio collegata con un’asta di cambio, rispettivamente con un albero di cambio. La forcella dì cambio con vincolo geometrico si impegna in un manicotto scorrevole di un sincronizzatore, con cui, tramite elementi di accoppiamento, ruote folli sono accoppiabili con l’albero principale o l’albero di rinvio. Molte delle forcelle dì cambio impiegate in dispositivi di cambio sono collegate solidale alla de Dominicis & Mayer

- 3 -

rotazione con l'asta di cambio. Alternativamente a ciò si può disporre una forcella di cambio, realizzata come braccio oscillante, scorrevole assialmente e/oppure girevole rispetto all'asta di cambio. L’azionamento della forcella di cambio avviene per mezzo di un dito di cambio che con vincolo geometrico si impegna in una bocca di cambio, collegata con la forcella di cambio e consente uno spostamento di questa. Le marce inserite e la posizione folle vengono mantenute mediante un arresto di cambio fissante le posizioni della forcella di cambio mediante una cooperazione con una prominenza di arresto disposta sull’asta di cambio.

Forcelle di cambio realizzate in lamiera vengono ad avere sempre più importanza, in quanto possono essere prodotte economicamente e con risparmio di materiale. Il corpo di fondo delle forcelle di cambio considerate è perlopiù un pezzo sagomato realizzato mediante deformazione a freddo di lamiera. Il pezzo sagomato è realizzato a forcella con due estremità della forcella reciprocamente distanziate. Con l’asta di cambio la forcella di cambio di regola è collegata tramite un mozzo, che frequentemente è realizzato come guida cilindrica e presenta un alloggiamento, che è realizzato perlopiù come foro di guida coassiale e con il quale il mozzo viene fissato sull’asta di cambio. Al posto di un’asta dì cambio si può utilizzare anche un profilato di cambio o un similare elemento di cambio.

de Dominicis & Mayer

- 4 -

Una forcella di cambio di questo genere è illustrata ad esempio nel documento DE 103 09 407 A1. La forcella di cambio è formata da un mozzo e da un corpo di fondo, il collegamento fra entrambi venendo stabilito tramite una base. La base è prevista come elemento di collegamento fra il corpo dì fondo e il mozzo, come elemento di irrigidimento per il collegamento. Essa può essere realizzata in un unico pezzo con il corpo di fondo. Tali forcelle dì cambio possono essere prodotte con risparmio di materiale ed economicamente, ma a causa del loro modesto spessore di materiale presentano problemi di resistenza. La loro rigidezza pertanto viene incrementata mediante adeguate deformazioni geometriche, come ad esempio nervature o gole. Un manicotto scorrevole viene frequentemente guidato mediante le estremità della forcella, per cui con lo spostamento del manicotto scorrevole, specialmente nelle zone dei bordi, compaiono forze elevate, per cui le estremità della forcella sono rinforzate mediante pattini di scorrimento. Ciononostante la forcella di cambio in lamiera è altamente sollecitata. Inoltre è relativamente alto il numero delle singole parti, come pure il dispendio per la fabbricazione delle forcelle di cambio. In seguito a tolleranze di posizione fra le singole parti prima dell’assiemaggio è necessario inoltre allineare costosamente i componenti e aggiustarli alle loro dimensioni di funzionamento.

de Dominids & Mayer

- 5 -

Sommario dell'Invenzione

L'invenzione sì pone pertanto il compito di realizzare una forcella di cambio, in cui vengono evitati gli inconvenienti precedentemente menzionati.

Questo problema è risolto conformemente alle parti caratterizzanti delle rivendicazioni 1 e 6. Conformemente alla rivendicazione 1 un arresto di cambio è collegato con la forcella di cambio, e presenta almeno una scatola con un fondo e pareti della scatola. Il fondo della scatola vantaggiosamente sporge radialmente dal corpo dì fondo e l’arresto di cambio nello stato montato con la propria estremità non rivolta verso l’asta di cambio si impegna in una cava perimetrale.

All’arresto di cambio secondo l’invenzione oltre alla sicurezza della posizione di cambio compete, come seconda funzione, la guida del manicotto scorrevole insieme alle estremità della forcella. Esso quindi forma un terzo punto di appoggio, il che migliora la trasmissione delle forze dal corpo di fondo nel manicotto scorrevole. Le forze risultanti risultano quindi minori e pertanto la forcella di cambio dopo essere sagomata mediante materiale ancora più sottile, rispettivamente non richiede una complessa sagomatura geometrica per scaricare sicuramente le forze risultanti. Le estremità della forcella al riguardo possono essere dotate di pattini di scorrimento costituiti di un materiale rappresentante un adatto partner di de Dominicis & Mayer

- 6 -

attrito per il manicotto scorrevole. Nell'ulteriore vantaggioso sviluppo la scatola dell'arresto di cambio è sagomata con lo stesso materiale del pattino di scorrimento, oppure il fondo della scatola è circondato da un pattino dì scorrimento o di arresto, che vantaggiosamente è fatto con un materiale simile a quello dei pattini di scorrimento.

I pattini di scorrimento delle estremità della forcella di cambio sono realizzati preferibilmente in lamiera di ottone e fissati alla forcella di cambio mediante un processo di saldatura. Essi però possono essere anche collegati con vincolo geometrico con la forcella di cambio, in quanto ad esempio una lamiera di ottone insieme alla lamiera, che viene sagomata per formare la forcella di cambio, viene inserita in un attrezzo dì deformazione e sagomata con la lamiera a formare la forcella di cambio. Il pattino dì scorrimento dell’arresto di cambio può essere prodotto parimenti mediante contemporanea sagomatura o deformazione plastica oppure ad esempio mediante rivestimento ad iniezione.

Invece che con un pattino di arresto in maniera semplice anche l’estremità dell’arresto dì cambio, non rivolta verso l’asta di cambio, almeno in parte può essere dotata di un rivestimento. Ciò è particolarmente adato per il caso in cui l’arresto di cambio nello stato normale è distanziato dalla cava perimetrale per mezzo di un’intercapedine. Esso quindi non si trova in contatto permanente con il manicoto scorrevole e de Dominicis & Mayer

- 7 -

vibrazioni indesiderate non possono essere trasmesse su di esso e quindi per giudicarne la durevolezza. Anche se il dimensionamento della grandezza dell'intercapedine avviene in dipendenza della forza di cambio, si è particolarmente affermato un intervallo da 0,f fino a 0,3 mm.

La disposizione inventiva dell’arresto di cambio è particolarmente vantaggiosa per una forcella di cambio, il cui corpo di fondo è prodotto senza asportazione di trucioli mediante deformazione a freddo. In questo caso si utilizza materiale, che presenta uno spessore relativamente sottile e dovrà essere dimensionato in base alle forze da sostenere. Le forze massime all'interno del corpo di fondo, ridotte dall’arresto di cambio, consentono l'impiego di materiale ancora più sottile, per cui la forcella di cambio può essere prodotta più vantaggiosamente e presenta un peso modesto. Questi vantaggi sussistono anche quando il corpo di fondo e il mozzo o parti di questo sono realizzati in un unico pezzo. Conformemente alla rivendicazione 5 è particolarmente vantaggioso scegliere l’intercapedine più grande del gioco dei pattini di scorrimento delle estremità della forcella. In questo caso nel normale comando del dispositivo di cambio il manicotto scorrevole viene guidato sull’estremità della forcella. In caso di uso improprio o forze particolarmente elevate la forcella di cambio di lamiera si deforma leggermente, cosicché quindi la forcella di cambio viene aggiuntivamente sostenuta e de Dominicis & Mayer

- 8 -

quindi stabilizzata tramite l’arresto di cambio. L’invenzione consente quindi più vantaggiosi dimensionamenti delle tolleranze, per cui da ultimo è possibile risparmiare materiale, quindi peso e costi.

Conformemente alla rivendicazione 6 il mozzo e il corpo di fondo sono centrati fra di loro per mezzo di un arresto di cambio. In particolare i componenti mozzo e il corpo di fondo vengono fissati tramite spine posizionati con l’arresto di cambio. Il mozzo al riguardo non è realizzato necessariamente come manicotto cilindrico-circolare, ma anzi il suo alloggiamento è adattato all'asta di cambio, essendo quasi a piacere la sua forma esterna.

L’arresto di cambio di regola è formato da una scatola, in cui una sfera di arresto è movibile almeno assialmente e viene mantenuta precaricata per mezzo di una carica elastica. In questo caso la scatola serve a fissare con spine mozzo e corpo di fondo. La scatola dell’arresto di cambio è costituita dì un fondo, fronteggiante la sfera di arresto, nonché le pareti della scatola. La sfera di arresto dell’arresto di cambio coopera con una prominenza di arresto disposta sull’asta dì cambio, laddove le rientranze di arresto della prominenza di arresto marcano la posizione folle, rispettivamente la posizione delle marce inserite.

In disposizioni di cambio dello stato della tecnica l’arresto di cambio è disposto separatamente dalla forcella di cambio.

de Dominicis & Mayer

- 9 -

Con la disposizione secondo l'invenzione l’unità di cambio risulta complessivamente più compatta, ossia riduce il necessario spazio costruttivo e consente quindi disposizioni più flessibili nel cambio di velocità, e d’altro canto la scatola finora non funzionale serve a collegare mozzo e forcella di cambio.

In modo particolarmente vantaggioso il mozzo è realizzato come guida cilindrica e con un anello dì sostegno. L’anello di sostegno serve eccellentemente per il collegamento del corpo di fondo al mozzo, in quanto con il montaggio le nervature del corpo di fondo vengono calzate, nella zona della base, almeno parzialmente, sull’anello dì sostegno ed è possibile quindi stabilire un collegamento con vincolo geometrico mediante ad esempio saldatura a punti. La realizzazione delle singole parti è particolarmente semplice e si può fare a meno di aggiuntivi cordoni di saldatura. L’arresto di cambio è disposto nel piano dell’anello di sostegno e dell’estremità della forcella, laddove esso è orientato, in allontanamento radiale dal mozzo, nella direzione delle estremità della forcella che presenta la stessa distanza dalle due estremità della forcella.

Conformemente alla rivendicazione 8 la scatola dell’arresto di cambio fissa tramite spine e il mozzo, l’anello di sostegno e il corpo di fondo. Al riguardo il collegamento è realizzato vantaggiosamente come complesso pressato. Riassumendo l'invenzione consente una modalità costruttiva compatta del de Dominicis & Mayer

- 10 -

dispositivo di cambio, ne riduce il peso e fa risparmiare costose commettiture grazie al suo centraggio dei componenti.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione è illustrata più dettagliatamente in seguito in base ad un esempio di realizzazione. In particolare:

la figura 1 mostra un esempio dì realizzazione della forcella di cambio secondo l’invenzione in vista obliqua prospettica, la figura 2 mostra una vista sulla forcella di cambio secondo la figura 1 ,

la figura 3 mostra una sezione trasversale della forcella di cambio secondo l’invenzione conformemente alla figura 2 lungo la linea lll-lll,

la figura 4 mostra una sezione longitudinale della forcella di cambio secondo la figura 1 nel piano dell’arresto di cambio, la figura 5 mostra una rappresentazione ingrandita dell’arresto dì cambio e della sua posizione di montaggio secondo la figura 3, e

la figura 6 mostra una rappresentazione ingrandita dell’arresto di cambio e dalla sua posizione di montaggio secondo la figura 4.

Descrizione dettagliata dei disegni

L'esempio di realizzazione di una forcella di cambio 1 secondo la figura 1 presenta un corpo di fondo 5, che tramite un anello dì sostegno 6 è collegato con un mozzo 3. Il mozzo 3 presenta un alloggiamento 4, attraverso il quale è guidata un’asta di de Dominicis & Mayer

- 11 -

cambio, non rappresentata. Inoltre sul mozzo 3 è fissato un braccio di cambio 2 con una bocca di cambio 13, in cui si impegna un dito di cambio oppure un elemento di cambio similare, per muovere la forcella di cambio.

Il corpo di fondo 5 presenta una base 24, tramite la quale il corpo di fondo 5 è collegato con l’anello di sostegno 6, laddove la base 24 sbocca in due estremità 12, 13 della forcella, che terminano a forma di forcella e sono dotate di pattini di scorrimento 7. I pattini di scorrimento 7 in particolare si impegnano in una cava perimetrale 25 di un manicotto scorrevole 8, cosicché nel caso di uno spostamento della forcella di cambio 1 viene concomitantemente mosso il manicotto scorrevole 8. Per poter sostenere sicuramente le forze che in tal caso compaiono, la forcella di cambio 1 , prodotta senza asportazione di trucioli e sagomata da lamiera, è dotata di nervature 9, 10. La cava perimetrale 25 in particolare non dovrà essere necessariamente perimetrale e soddisfano allo stesso scopo cave che sono presenti soltanto nell’ambito delle estremità 12, 13 della forcella e dell’arresto di cambio 15.

Come mostra la figura 2, lo spostamento della forcella di cambio ha luogo lungo l’asse dì mezzeria 11 dell’asta dì cambio. Per forcelle di cambio dello stato della tecnica la trasmissione delle forze sul manicotto scorrevole 8 avviene unicamente tramite i pattini di scorrimento 7.

de Dominicis & Mayer

- 12 -

Dalla figura 3 è rilevabile che secondo l’invenzione la forcella di cambio 1 aggiuntivamente tramite un arresto di cambio 15 poggia sul manicotto scorrevole 8. Al riguardo l'arresto dì cambio 15 è integrato in modo poco ingombrante nel complesso forcella dì cambio-manicotto scorrevole. Esso in particolare è perpendicolarmente all’asse sul quale viene mosso il manicotto scorrevole 8, e perpendicolarmente all’asse di mezzeria 1 1 dell’asta di cambio. L’arresto di cambio 15 presenta una scatola 16 formata da un fondo 17 e da pareti 18, 19. Mediante la scatola 16 viene guidata una sfera di arresto 21 precaricata mediante una molla 20 all’interno dell’arresto di cambio 15. Se ora la forcella di cambio 1 viene mossa per mezzo di un dito di cambio non rappresentato, allora la scatola 16 del resto di cambio 15 rappresenta per così dire un elemento di appoggio, tramite il quale la forcella dì cambio 1 può poggiare sul manicotto scorrevole 8. In tal modo la forcella di cambio 1 si ribalta di meno e sono minori le sollecitazioni all’interno del corpo di fondo 5, per cui per la produzione è possibile impiegare lamiera più sottile. Ciò comporta di nuovo sìa un risparmio di materiale che un risparmio di peso.

In un ulteriore vantaggioso sviluppo dell’invenzione la scatola 15, specialmente il fondo 17 della scatola, è circondata con uno strato di scorrimento 27 o con un pattino di scorrimento 28, preferibilmente con uno strato di scorrimento 27 dello de Dominicis & Mayer

- 13 -

stesso materiale dei pattini di scorrimento 7. A tale scopo ad esempio la scatola 16 dell'arresto di cambio 15 viene rivestita ad iniezione con ottone. Un’ulteriore possibilità è di dotare il fondo 17 della scatola parimenti di un pattino di scorrimento 28 sagomato corrispondentemente in maniera complementare. Questo pattino di scorrimento 28, circondante l'arresto di cambio 15, si estende in direzione radiale oltre il corpo dì fondo 5.

Secondo l'invenzione l’arresto di cambio 15 espleta un'ulteriore funzione risultante dalle figure 4 e 6. Specialmente quando il mozzo 3, l’anello di sostegno 6 e/oppure il corpo di fondo 5 sono prodotti come singoli pezzi, è necessario collegarli reciprocamente. Secondo l’invenzione questo compito è espletato dall’arresto di cambio 15, in quanto esso centra le parti precedentemente menzionate. In modo particolarmente vantaggioso il mozzo 3, l’anello di sostegno 6 e il corpo di fondo sono fissati tramite spine mediante l’arresto di cambio 15. Al riguardo i singoli collegamenti 26 vengono progettati come complesso pressato 22. Di conseguenza non occorre saldare fra di loro questi componenti.

Un ulteriore vantaggioso sviluppo della forcella di cambio 1 secondo l’invenzione è rappresentato da un arresto di cambio 15, che con la sua scatola 16 si impegna in una cava perimetrale 25 di un manicotto scorrevole 8, laddove rimane un’intercapedine 23 fra manicotto scorrevole 8 e scatola 16.

de Dominicts & Mayer

- 14 -

Con una disposizione dì tale tipo dell’arresto di cambio 15 nel funzionamento normale il manicotto scorrevole 1 tramite i pattini scorrevoli 7 poggia sul manicotto scorrevole 8. Se tuttavia le forze risultano particolarmente alte, ad esempio in caso di cattivo uso o differenze di numero di giri particolarmente alte, allora la forcella di cambio 1 realizzata in lamiera si inflette. Se questa inflessione supera una tolleranza preassegnata, corrispondente alla larghezza dell'intercapedine 23, allora in questi casi la forcella di cambio 1 aggiuntivamente può sostenersi tramite la scatola 16 dell’arresto di cambio 15. In questo caso è anche possibile fare a meno di uno strato di scorrimento 27, che circonda la scatola 16 e comporta dispendio e quindi costi, poiché questo caso di sovraccarico rappresenta una situazione eccezionale.

Legenda

1 Forcella di cambio

2 Braccio di cambio

3 Mozzo

4 Alloggiamento

5 Corpo di fondo

6 Anello di sostegno

7 Pattino di scorrimento

8 Manicotto scorrevole

9 Nervatura

10 Nervatura

de Dominicis & Mayer

- 15 -

11 Asse di mezzeria dell’asta dì cambio

12 Estremità della forcella

13 Estremità della forcella

14 Bocca di cambio

15 Arresto di cambio

16 Scatola

17 Fondo della scatola

18 Parete della scatola

19 Parete della scatola

20 Molla

21 Sfera di arresto

22 Complesso pressato

23 Intercapedine

24 Base

25 Cava perimetrale

26 Collegamento

27 Strato di scorrimento

28 Pattino di scorrimento o di arresto

29 Dispositivo di cambio

30 Gioco

31 Asta dì cambio

32 Estremità non rivolta verso l'asta di cambio Rivendicazioni

1. Dispositivo di cambio (29) per un cambio di velocità ad ingranaggi, con un manicotto scorrevole (8), presentante

Claims

de Dominicis & Mayer - 15 - 11 Asse di mezzeria dell’asta dì cambio 12 Estremità della forcella 13 Estremità della forcella 14 Bocca di cambio 15 Arresto di cambio 16 Scatola 17 Fondo della scatola 18 Parete della scatola 19 Parete della scatola 20 Molla 21 Sfera di arresto 22 Complesso pressato 23 Intercapedine 24 Base 25 Cava perimetrale 26 Collegamento 27 Strato di scorrimento 28 Pattino di scorrimento o di arresto 29 Dispositivo di cambio 30 Gioco 31 Asta dì cambio 32 Estremità non rivolta verso l'asta di cambio Rivendicazioni 1. Dispositivo di cambio (29) per un cambio di velocità ad ingranaggi, con un manicotto scorrevole (8), presentante de Dominicis & Mayer - 16 - una cava perimetrale (25), e con una forcella di cambio (1), presentante un corpo di fondo (5) a forma di forcella con le estremità di forcella (12, 13), nonché un mozzo (3), laddove il mozzo (3) presenta un alloggiamento (4), tramite il quale la forcella di cambio (1) è guidata su un’asta dì cambio (31), e laddove inoltre nel mozzo (3) è disposto un arresto di cambio (15), tramite il quale il mozzo (3) portante la forcella di cambio (1) è arrestabile in differenti posizioni di cambio sull’asta di cambio (31), caratterizzato dal fatto che l’arresto di cambio (15) presenta almeno una scatola (16) con un fondo (17) e pareti (18, 19) della scatola e, nello stato montato, con la propria estremità (32), non rivolta verso l’asta di cambio (31), si impegna nella cava perimetrale (25) del manicotto scorrevole (8).
2. Dispositivo di cambio (29) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che un pattino di scorrimento di arresto (28) abbraccia l’estremità (32) dell’arresto di cambio (15) non rivolta verso l’asta di cambio (31).
3. Dispositivo di cambio (29) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che almeno un fondo (17) della scatola e una parte delle pareti (18, 19) della scatola, non rivolte verso il dispositivo di accoppiamento (3), dell’arresto di cambio (15) sono dotati dì un rivestimento di scorrimento (27). de Dominicis & Mayer - 17 -
4. Dispositivo di cambio (29) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il rivestimento di scorrimento (27) è applicato mediante un procedimento di iniezione.
5. Dispositivo dì cambio (29) secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le estremità (12, 13) della forcella sono dotate di pattini di scorrimento (7), e che nello stato montato e non sollecitato l’arresto di cambio (15) con un’intercapedine (23) è distanziato dalla cava perimetrale (25), che è più grande del gioco (30) dovuto alla distanza fra il pattino di scorrimento (7) delle estremità (12, 13) della forcella e il manicotto scorrevole (8)-6.
Dispositivo di cambio (29) per un cambio di velocità a ingranaggi con un manicotto scorrevole (8), presentante una cava perimetrale (25), e con una forcella di cambio (1), che presenta un corpo di fondo (5) a forma di forcella con estremità di forcella (12, 13), nonché un mozzo (3), laddove il mozzo (3) presenta un alloggiamento (4), tramite il quale la forcella di cambio (1) è guidata su un’asta di cambio (31), laddove inoltre nel mozzo (3) è disposto un arresto di cambio (15), tramite il quale il mozzo (3) portante la porzione di cambio (1) è arrestabile in differenti posizioni di cambio sull'asta di cambio (31), caratterizzato dal fatto che il de Dominicis & Mayer - 18 - mozzo (3) e il corpo di fondo (5) sono centrati reciprocamente mediante un arresto di cambio (15).
Disposizione dì cambio (29) secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il mozzo (3) è realizzato come guida, sulla quale è disposto un anello di sostegno (6), laddove il corpo di fondo (5) è collegato rigidamente con l’anello di sostegno (6).
8. Disposizione di cambio (29) secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che l’arresto di cambio (15) presenta una scatola (16), per mezzo della quale il mozzo (3), l’anello di sostegno (6) e il corpo di fondo (5) sono fissati tramite spine.
9. Forcella di cambio (1) secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che i collegamenti (26) dell’arresto di cambio (15) rispetto al mozzo (3), all’anello di sostegno (6) e al corpo di fondo (5), sono progettati come complesso pressato (22). Disposizione di cambio (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 fino a 9, caratterizzata dal fatto che il corpo di fondo (5) è prodotto senza asportazione di trucioli mediante deformazione/dlastica à fréddo.