IT201800021025A1 - Sistema di trazione elettrica modulare - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“SISTEMA DI TRAZIONE ELETTRICA MODULARE”
SETTORE TECNICO
La presente invenzione è relativa ad un sistema di trazione per veicoli commerciali, in particolare ad un sistema di trazione elettrica e modulare per veicoli commerciali.
STATO DELL’ARTE NOTA
E’ noto utilizzare sui veicoli commerciali sistemi di trazione a motore a combustione interna collegati usualmente ad un ponte rigido posteriore, cioè un elemento portante trasversale, il ponte, che collega rigidamente le due ruote e che contiene i due semiassi di trazione delle ruote connessi tra loro da un differenziale. Tale ponte rigido è collegato al telaio del veicolo tramite sospensioni, come illustrato schematicamente in figura 1.
Nella suddetta figura 1 il ponte rigido 1’ di un veicolo 10’ comprende essenzialmente un ponte 2’ collegante alle sue estremità rispettive ruote destra e sinistra 3’, 4’ e portante il differenziale 5’ in modo noto, al centro del ponte 2’. Il ponte 2’ è collegato ad un telaio 6’ del veicolo 10’ tramite rispettive sospensioni 7’, 8’ di qualsivoglia tipologia.
Una struttura a ponte rigido 1’ del tipo illustrato in figura 1 consente il trasporto di carichi pesanti in modo affidabile e di mantenere in modo controllato la geometria di spostamento delle ruote, riducendone l’usura.
Tuttavia, il ponte rigido 1’ necessita di essere riconfigurato ogni qualvolta che cambino le portate sul ponte e le potenze in gioco e dunque si debba riconfigurare la struttura del ponte 2’ e il differenziale 5’. Tale esigenza è tanto più sentita nel campo della trazione elettrica/ibrida in cui è necessario prevedere una collocazione del motore elettrico di trazione, le cui dimensioni variano al variare della coppia fornita.
E’ dunque sentita l’esigenza di provvedere un sistema di trazione che sia il più possibile versatile ed utilizzabile su veicoli differenti con differenti tipologie di ponte, sospensioni e peso trasportato.
Ovvero, è sentita l’esigenza di un sistema possa soddisfare la portata componenti dei componenti della trasmissione indipendentemente dalla loro potenza.
Scopo della presente invenzione è soddisfare le esigenze sopra esposte.
SOMMARIO DELL’INVENZIONE
Il suddetto scopo è raggiunto da un sistema di trazione elettrica modulare come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati nei quali:
- figura 1 illustra una vista schematica posteriore di un sistema di trazione a ponte rigido secondo l’arte nota; - figura 2 illustra una prima forma di realizzazione di un sistema di trazione modulare elettrica secondo l’invenzione;
- figura 3 illustra una seconda forma di realizzazione di un sistema di trazione modulare elettrica secondo l’invenzione;
- figura 4 illustra una prima forma di realizzazione di un sistema di trazione ad assale rigido comprendente un sistema di trazione modulare elettrica secondo l’invenzione;
- figura 5 illustra una seconda forma di realizzazione di un sistema di trazione a ponte rigido comprendente un sistema di trazione modulare elettrica secondo l’invenzione; e
- figura 6 illustra una forma di realizzazione di un sistema di trazione con sospensione a ruote indipendenti comprendente un sistema di trazione modulare elettrica secondo l’invenzione;
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Nelle figure 2, 3 è illustrato schematicamente un modulo di trazione elettrica 1 secondo l’invenzione. Tale modulo di trazione elettrica 1 comprende essenzialmente almeno un motore elettrico 2 ed un sistema di trasmissione meccanica 3 configurato per portare la coppia meccanica fornita dall’almeno un motore elettrico 2 ad una coppia di semiassi 4, 5 di un veicolo 10 configurati, ciascuno, per portare ad una propria estremità una ruota ad esempio le ruote posteriori di un veicolo commerciale, come descritto nel seguito.
Vantaggiosamente l’almeno un motore elettrico 2 ed il sistema di trasmissione meccanica 3 sono entrambi alloggiati all’interno di una carcassa 8 configurata per delimitare un volume interno 9 atto allo scopo.
Nella prima forma di realizzazione, figura 2, il modulo di trazione elettrica 1 comprende un singolo motore elettrico 2a alloggiato all’interno del volume interno 9 definito dalla carcassa 8 collegato tramite il sistema di trasmissione meccanica 3 ad un semiasse sinistro 4 ed un semiasse destro 5, configurati per portare rispettive ruote come sopra menzionato.
Il motore elettrico 2a è dimensionato per fornire una coppia tale da movimentare un veicolo da 3,5 tonnellate, dunque è capace di fornire una potenza P compresa preferibilmente tra 80 kW e 150 kW, al fine di fornire circa 5000 Nm di coppia alle ruote (totale delle due ruote di trazione).
Il sistema di trasmissione 3, nel caso descritto, comprende una prima ruota dentata 11 portata da un albero di uscita del motore elettrico 2a ed accoppiata con una seconda ruota dentata 12 portata da un albero intermedio 13. L’albero intermedio 13 porta ulteriormente una seconda ruota dentata 14 cooperante con un differenziale 15, di tipo noto.
Il differenziale 15, come noto, prevede una coppia di alberi d’uscita 16, 17 collegati ciascuno ai rispettivi semiassi 4, 5 tramite un rispettivo giunto omocinetico 18, 19 , ad esempio un giunto cardanico.
Nella seconda forma di realizzazione, figura 3, il modulo di trazione elettrica 1 comprende una coppia di motori elettrici 2a, 2b alloggiati ciascuno all’interno di un rispettivo volume interno 9a, 9b definito da carcasse 8a, 8b. Le carcasse 8a, 8b sono vantaggiosamente collegate solidalmente tra loro.
I motori elettrici 2a, 2b sono dimensionati per fornire, complessivamente una coppia tale da movimentare un veicolo da 7 tonnellate, dunque ciascuno di essi è capace di fornire una potenza P sostanzialmente simile a quella del modulo di figura 1.
Complessivamente il modulo di figura 2 può dunque fornire una potenza pari a 2P, cioè compresa preferibilmente tra 160kW e 300 kW; corrispondente a circa 10000 Nm di coppia alle ruote. Più preferibilmente il modulo 1 di figura 3 può altresì comprendere riduttori con ruote epicicloidali localizzati in uscita ai semiassi, o alle ruote, per aumentare ulteriormente il rapporto di riduzione, fino ad un massimo di 2-3 volte. Ad esempio è possibile ottenere coppie alle ruote di valore maggiore rispetto a 10000Nm, ad esempio per veicoli pesanti sino a 18 tonnellate si può arrivare a coppie fornite dell’ordine dei 30000 Nm totali.
E’ dunque possibile prevedere moduli di trazione elettrica 1 in cui il motore elettrico 2 e la trasmissione 3 sono configurati per fornire una potenza N volte P ove N è un numero intero compreso tra 1 e 5.
Nell’esempio descritto il sistema di trasmissione meccanica 3 è separato per ciascun semiasse 4, 5 e comprende un primo sistema di ingranaggi 20a ed un secondo sistema di ingranaggi 20b rispettivamente configurati per collegare il primo ed il secondo motore elettrico 2a, 2b con il semiasse 4,5.
In particolare, il primo sistema di ingranaggi 20a può comprendere una prima ruota dentata 21a portata da un albero di uscita del motore elettrico 2a ed accoppiata con una seconda ruota dentata 22a portata da un albero intermedio 23a. L’albero intermedio 23a porta ulteriormente una seconda ruota dentata 24a accoppiata con una ruota dentata 25a portata dal un albero d’uscita 16 collegato al semiasse sinistro 4 tramite un rispettivo giunto omocinetico 18, ad esempio un giunto cardanico
In modo preferibilmente speculare, il secondo sistema di ingranaggi 20b può comprendere una prima ruota dentata 21b portata da un albero di uscita del motore elettrico 2b ed accoppiata con una seconda ruota dentata 22b portata da un albero intermedio 23b. L’albero intermedio 23b porta ulteriormente una seconda ruota dentata 24b accoppiata con una ruota dentata 25b portata dal un albero d’uscita 17 collegato al semiasse sinistro 5 tramite un rispettivo giunto omocinetico 19, ad esempio un giunto cardanico.
Il modulo di trazione elettrica 1 può essere vantaggiosamente associato in un sistema di sospensione posteriore di veicolo come descritto nel seguito.
Facendo riferimento alla figura 4, è illustrato un veicolo 100 provvisto di un telaio 101 sospeso, come descritto nel seguito, rispetto ad un assieme a ponte rigido 30 secondo una prima forma di realizzazione di tale sistema.
L’assieme a ponte rigido 30 comprende un elemento trasversale 31, sostanzialmente una barra rigida, collegante rigidamente tra loro una coppia di ruote 102, 103 del veicolo 100. Tale elemento trasversale 31 è altresì collegato in modo mobile al telaio 101 del veicolo, vantaggiosamente tramite mezzi elastici-smorzanti 104, di tipo noto, quali ad esempio molle a balestra oppure un sistema a bracci multipli e molle elicoidali.
Il modulo di trazione elettrica 1 è portato dal telaio 101, vantaggiosamente in modo solidale a quest’ultimo, e i semiassi 4, 5 sono connessi alle ruote 102, 103 in modo noto.
Facendo riferimento alla figura 5, è illustrato un veicolo 100 provvisto di un telaio 101 sospeso, come descritto nel seguito, rispetto ad un assieme a ponte rigido 40 secondo una seconda forma di realizzazione di tale sistema.
L’assieme a ponte rigido 40 comprende un elemento trasversale 41 collegante rigidamente tra loro una coppia di ruote 102, 103 del veicolo 100. Tale elemento trasversale 41 è altresì collegato in modo mobile al telaio 101 del veicolo, vantaggiosamente tramite mezzi elastici-smorzanti 104, di tipo noto, quali ad esempio le molla a balestra oppure un sistema a bracci multipli e molle elicoidali.
L’elemento trasversale 41 definisce inoltre una struttura resistente ai carichi impartiti dal telaio 101 a quest’ultimo, evitandone la trasmissione allo stesso tempo al modulo 1 Nell’esempio esemplificativo descritto, l’elemento trasversale intermedio definisce uno spazio 42, assialmente delimitato da due porzioni 41a, 41b superiore ed inferiore dell’elemento trasversale 41 e lateralmente dalle porzioni d’estremità e collegamento con le ruote 102, 103.
Il modulo di trazione elettrica 1 è portato vantaggiosamente dall’elemento trasversale 41 all’interno del volume 42 preferibilmente in modo mobile.
Vantaggiosamente il collegamento mobile tra carcassa 8 del modulo di trazione elettrica 1 e l’elemento trasversale 41 comprende almeno mezzi elastici-smorzanti 43 colleganti in modo mobile almeno verticale la carcassa 8 alle porzioni 41a, 41b.
Facendo riferimento alla figura 6, è illustrato un veicolo 100 provvisto di un telaio 101 sospeso rispetto alle sue ruote 102, 102 come descritto nel seguito grazie ad una sistema a sospensioni indipendenti 50.
Il sistema a sospensioni indipendenti 50 una sospensione di tipo noto 51, 52 per ciascuna ruota 102, 103 configurata per connettere quest’ultime al telaio 101 del veicolo 100. Tali sospensioni 51, 52 possono ad esempio comprendere ciascuna una pluralità di braccetti 53 e mezzi elasticismorzanti 54 colleganti la rispettiva ruota 102, 103 ad un elemento d’alloggiamento 55 portato dal telaio, preferibilmente in modo solidale.
Il modulo di trazione elettrica 1 è portato vantaggiosamente dall’elemento d’alloggiamento 55, preferibilmente in modo solidale. Preferibilmente l’elemento d’alloggiamento 55 comprende una flangia estendentesi dal telaio 101 verso il terreno.
Da quanto precede, risultano evidenti i vantaggi del modulo di trazione elettrica 1 secondo l’invenzione.
Il modulo di trazione elettrica 1 può essere utilizzato in modo modulare su di una varietà di veicoli provvisti di differenti tipologie di sospensioni, indipendenti o a ponte rigido.
In particolare, il modulo di trazione elettrica 1 può essere dimensionato per differenti tipologie di veicolo/tonnellaggio andando a variare il numero di motori elettrici associati e/o la tipologia di trasmissione.
Il modulo di trazione elettrica 1 può essere portato dall’assale stesso, liberando in questo modo di vicoli il telaio 1 che può essere utilizzato su differenti tipologie di assali.
Come già detto, il modulo di trazione elettrica 1 può essere utilizzato su differenti tipologie di sospensioni, del tipo a ponte rigido o a sospensioni indipendenti, favorendo economie di scala.
Risulta infine chiaro che al modulo di trazione elettrica 1 realizzata secondo la presente invenzione possono essere apportate modifiche e varianti che tuttavia non escono dall’ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.
Come detto, il numero di motori elettrici e la tipologia di trasmissione possono variare in funzione della potenza che il modulo di trazione elettrica 1 deve fornire.
Ancora, vari tipi di sospensioni possono utilizzare il modulo di trazione elettrica 1. Ad esempio, l’elemento rigido 41 può definire diverse sedi o modi per portare il modulo di trazione elettrica 1, differenti dallo spazio 42 descritto nella presente domanda a titolo esemplificativo.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1.- Modulo di trazione elettrica (1) per veicolo pesante comprendente almeno un motore elettrico (2), un primo ed un secondo albero d’uscita (16, 17) ed una trasmissione (3) configurata per collegare detto almeno un motore elettrico (2) con almeno uno tra detti primo e secondo albero d’uscita (16, 17), detto modulo di trazione elettrica (1) comprendendo ulteriormente una carcassa (8) configurata per definire un volume (9) entro il quale detto motore elettrico (2) e detta trasmissione (3) e almeno parte di detti primo e secondo albero d’uscita (16, 17) sono alloggiati. 2.- Modulo di trazione secondo la rivendicazione 1, comprendente ulteriormente un primo ed un secondo semiasse (4, 5), detto primo semiasse (4) essendo collegato a detto primo albero d’uscita (16) tramite un primo giunto omocinetico (18) e detto secondo semiasse (5) essendo collegato a detto secondo albero d’uscita (17) tramite un primo giunto omocinetico (19). 3.- Modulo di trazione secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto modulo comprende un singolo motore elettrico (2a) ed in cui detta trasmissione (3) comprende un differenziale (15) collegato ad entrambi detti primo e secondo albero d’uscita (16, 17). 4.- Modulo di trazione secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto modulo comprende un primo motore elettrico (2a) ed un secondo motore elettrico (2b), detta trasmissione (3) comprende un primo sistema di ingranaggi (20a) collegante detto primo motore elettrico (2a) a detto primo albero d’uscita (16) ed un secondo sistema di ingranaggi (20b) collegante detto secondo motore elettrico (2b) a detto secondo albero d’uscita (17). 5.- Modulo di trazione secondo una delle precedenti rivendicazioni in cui detta trasmissione (3) comprende ingranaggi epicicloidali. 6.- Modulo di trazione secondo una delle precedenti rivendicazioni in cui detto almeno un motore elettrico ha una potenza P compresa tra 80 e 150 kW. 7.- Modulo di trazione secondo la rivendicazione 6, in cui detto almeno un motore elettrico (2) e detta trasmissione (3) sono configurati per fornire un modulo a potenza pari a N volte P dove N è un numero intero prefissato compreso tra 2 e 5. 8.- Assieme di ponte (40) per un veicolo pesante, detto assieme di ponte (40) comprendente un elemento trasversale (41) collegante rigidamente tra loro almeno una (102, 103), detto assieme di ponte (40) comprendendo un modulo di trazione elettrica (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, detto modulo di trazione elettrica (1) essendo portato da detto elemento trasversale (41). 9.- Assieme di ponte secondo la rivendicazione 8, in cui detto modulo di trazione elettrica (1) è rigidamente portato da detto elemento trasversale (41). 10.- Assieme di ponte secondo la rivendicazione 8, in cui detto modulo di trazione elettrica (1) è portato in modo mobile da detto elemento trasversale (41). 11.- Veicolo (100) comprendente un assieme di ponte rigido (40) secondo una delle rivendicazioni da 8 a 10. 12.- Veicolo (100) comprendente un telaio (101) un modulo di trazione elettrica (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7. 13.- Veicolo secondo la rivendicazione 12, comprendente un assieme di assale rigido (30), quest’ultimo comprendente un elemento trasversale (31) collegante rigidamente tra loro almeno una coppia di ruote (102, 103), detto modulo di trazione elettrica (1) essendo collegato a dette ruote (102, 103). 14.- Veicolo secondo la rivendicazione 12, comprendente un assieme sospensioni indipendenti (50), quest’ultimo comprendendo una sospensione (51, 52) per ciascuna di dette ruote (102, 103) e configurata per connettere quest’ultime a detto telaio (101), detto modulo di trazione elettrica (1) essendo collegato a dette ruote (102, 103).
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