IT201900009612A1 - Modulo di trasmissione per un veicolo a trazione ibrida - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“MODULO DI TRASMISSIONE PER UN VEICOLO A TRAZIONE IBRIDA”

La presente invenzione è relativa ad un modulo di trasmissione per un veicolo a trazione ibrida, ed in particolare ad un modulo di trasmissione atto ad essere interposto tra un motore a combustione interna ed una trasmissione di un veicolo a trazione ibrida.

Come è noto, i veicoli a trazione ibrida comprendono un motore a combustione interna ed almeno una macchina elettrica che può essere utilizzata come generatore o come motore per erogare coppia motrice in combinazione con (o in alternativa al) motore a combustione interna, a seconda delle condizioni operative del veicolo.

Una configurazione in cui viene utilizzata una macchina elettrica collegata tra il motore a combustione interna e la trasmissione del veicolo viene convenzionalmente denominata “P2”. Sono note unità modulari atte ad essere interposte tra il motore a combustione interna e la trasmissione di un veicolo (e pertanto correntemente denominati “moduli P2”), le quali comprendono, oltre alla macchina elettrica, una o più frizioni per collegare selettivamente alla trasmissione il motore a combustione interna e/o la macchina elettrica, nonché i relativi attuatori ed elementi di trasmissione.

Un problema connesso con i moduli P2 noti è la complessità di installazione e montaggio, dovuta al fatto che tali moduli comprendono parti relativamente pesanti che devono essere centrate con precisione e supportate sia rispetto al motore a combustione interna, sia rispetto al modulo in corso di installazione.

Scopo della presente invenzione è la realizzazione di un modulo di trasmissione di tipo P2, il quale risolva il suddetto problema.

Il suddetto scopo è raggiunto da un modulo secondo la rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una vista prospettica di un modulo di trasmissione secondo la presente invenzione;

la figura 2 è uno schema di un gruppo di trazione ibrido di un veicolo comprendente il modulo dell’invenzione;

la figura 3 è una vista prospettica esplosa del modulo di figura 1;

le figure 4, 5 e 6 sono viste rispettivamente in elevazione frontale, in prospettiva posteriore ed in elevazione posteriore di un’unità ibrida comprendente il modulo di trasmissione di figura 1;

le figure 7 e 8 sono sezioni secondo le linee VII-VII e, rispettivamente, VIII-VIII di figura 6;

la figura 9 è una vista prospettica esplosa dell’unità ibrida;

la figura 10 e la figura 11 sono viste prospettiche di rispettivi dettagli dell’unità di figura 9;

la figura 12 è una vista prospettica esplosa di uno smorzatore del modulo di trasmissione di figura 1;

la figura 13 e la figura 14 sono viste prospettiche dai lati opposti di un particolare dello smorzatore di figura 12; e

la figura 15 è una sezione ingrandita del modulo di trasmissione di figura 1.

Con riferimento alle figure 1, 2 e 15, è indicato nel suo complesso con 1 un modulo di trasmissione P2 atto ad essere collegato tra un motore a combustione interna E ed una trasmissione T di un veicolo a trazione ibrida, formanti nel loro complesso un gruppo di trazione ibrido H.

Il modulo 1 fa parte di un’unità ibrida 4 (figure 3-11) comprendente, oltre al modulo stesso, una macchina elettrica 2 e, opzionalmente, uno o più accessori, quali ad esempio un compressore 3 per un impianto di condizionamento dell’aria del veicolo. La macchina elettrica 2 è convenientemente di tipo reversibile, cioè può operare come motore elettrico per erogare coppia alla trasmissione (in combinazione con o in alternativa al motore a combustione interna) oppure come generatore per generare potenza elettrica.

Il modulo 1 comprende essenzialmente una struttura di supporto 5 a vassoio ed una trasmissione del modulo 6, ad esempio a cinghia, alloggiata nella struttura di supporto 5 e configurata per collegare operativamente e selettivamente tra loro un albero motore 7 del motore a combustione interna E, la macchina elettrica 2 e la trasmissione T.

La struttura di supporto 5 presenta una parete di base 8 sostanzialmente piana ed una flangia 9 perimetrale estendentesi perpendicolarmente ad essa e formante una pluralità di ringrossi 10 nei quali sono ricavati i fori per il fissaggio del modulo 1 al motore E. Dalla parete di base 8 si estendono assialmente rispettive appendici tubolari 15, 16, 17 (figura 3) ciascuna delle quali definisce internamente una sede passante. Le appendici tubolari 15, 16, 17 hanno assi A, B e C coincidenti rispettivamente con l’asse dell’albero motore 7 del motore E, con l’asse della macchina elettrica 2 e con l’asse del compressore 3, come sarà meglio descritto nel seguito.

Nell’esempio illustrato, come chiaramente visibile nelle figure 2, 4 e 9, la trasmissione del modulo 6 comprende una prima puleggia 20 di asse A selettivamente collegabile all’albero motore 7 tramite una frizione di disaccoppiamento 21, anch’essa facente parte dell’unità ibrida 4, ed uno smorzatore 22 di vibrazioni torsionali (figure 7 e 8) descritti in dettaglio nel seguito.

La trasmissione del modulo 6 comprende inoltre una seconda puleggia 23 di asse B atta ad essere collegata alla macchina elettrica 2, ed una terza puleggia 24 di asse C atta ad essere collegata con il compressore 3. Allo scopo, la seconda puleggia 23 e la terza puleggia 24 sono provviste di rispettivi alberi 25, 26 i quali sono alloggiati nelle rispettive appendici tubolari 16, 17 e sono supportate nelle stesse tramite rispettivi cuscinetti 27, 28 (figure 10 e 11).

La trasmissione del modulo 6 comprende una cinghia 29, preferibilmente di tipo poli-V, la quale è avvolta intorno alle pulegge 20, 23 e 24 e le collega rotazionalmente tra loro.

La trasmissione del modulo 6 comprende infine un tenditore 30 a doppio braccio avente una prima puleggia tenditrice 31 ed una seconda puleggia tenditrice 32 che agiscono su tratti 29a, 29b della cinghia 29 compresi tra la seconda puleggia 23 e la terza puleggia 24 e, rispettivamente, tra la prima puleggia 20 e la seconda puleggia 23 sotto la spinta di mezzi elastici non illustrati.

Il tenditore 30 comprende (figure 4 e 10):

- una base 33 anulare fissata alla struttura 5 intorno all’appendice tubolare 16,

- un primo braccio 34 di forma anulare girevole sulla base 33, sul quale è supportata folle in posizione eccentrica la prima puleggia tenditrice 31, ed

- un secondo braccio 35 avente una prima estremità 36 tubolare ed incernierata al primo braccio 20 ed una seconda estremità 37 sulla quale è montata folle la seconda puleggia tenditrice 32.

I citati mezzi elastici possono essere costituiti da una molla (non illustrata) alloggiata nella prima estremità 36 del secondo braccio 35, la quale è configurata in modo da spingere il secondo braccio 35 verso la prima puleggia tenditrice 31.

In alternativa all’esempio descritto, il tenditore può essere di qualsiasi altro tipo a doppio braccio adatto a mantenere un sufficiente livello di tensione nei due tratti 29a e 29b della cinghia 29, ciascuno dei quali può essere il tratto lasco della cinghia 15 a seconda delle condizioni operative.

Secondo quanto descritto, la cinghia 29 può essere premontata sulla struttura di supporto 5 e tensionata prima del montaggio della struttura di supporto 5 sul motore E. Come è chiaramente visibile in figura 8, la parete di base 8 è sagomata in modo da definire, dalla parte opposta della trasmissione del modulo 6, un alloggiamento 38 per la frizione 21. La frizione 21 può essere parte del modulo 1 o, come nell’esempio descritto, essere un gruppo distinto dal modulo 1 e complementare ad esso. In ogni caso, grazie all’alloggiamento della frizione 21 nella struttura di supporto 5 del modulo 1, la quale è sagomata in modo complementare alla frizione 21 sul lato rivolto verso quest’ultima, non si determina alcun ingombro assiale aggiuntivo.

L’appendice tubolare 15 (figura 8) presenta una sezione sostanzialmente a C aperta verso l’alloggiamento 38 in modo da definire una sede 39 anulare comunicante con quest’ultimo. La sede 39 alloggia un attuatore idraulico 41 per il comando della frizione 21.

Convenientemente, la struttura di supporto 5 definisce un canale interno 44 per l’adduzione/scarico di olio dalla camera 39 dell’attuatore 41; il canale 44 mette in comunicazione la camera 39 con un raccordo 45 radiale disposto sulla flangia perimetrale 9 della struttura di supporto 5 ed atto ad essere collegato con un circuito idraulico di comando. In questo modo, si evitano ingombri aggiuntivi, in particolare ingombri assiali, per l’attuatore 41 ed il relativo circuito di comando. Il canale interno è convenientemente definito da due o più fori realizzabili dall’esterno mediante operazioni convenzionali di foratura ed intersecantisi tra loro in modo da definire un percorso continuo tra il raccordo 45 e la camera 39; le imboccature dei fori possono essere chiuse da tappi, ove necessario.

La frizione 21, qui descritta sinteticamente per quanto necessario alla comprensione della presente invenzione ma non facente parte dell’invenzione stesso, comprende essenzialmente un primo disco 46 atto ad essere fissato all’albero motore 7 ed un secondo disco 47 collegato in modo angolarmente solidale ma assialmente libero ad un albero 48 dello smorzatore 22, di asse A, mediante un accoppiamento scanalato 59 (fig. 8).

Più precisamente, come è chiaramente visibile in figura 7, il primo disco 46 della frizione 21 è provvisto di una serie di fori 43 per il fissaggio ad una flangia terminale 61 dell’albero motore 7 tramite una corrispondente serie di viti 62 (fig. 9) dotate di rispettive teste 63.

Tra i dischi 46 e 47 della frizione 21 sono interposti uno o più dischi di attrito 49. La frizione 21 è mantenuta normalmente chiusa da mezzi elastici non illustrati e collega rotazionalmente l’albero 48 dello smorzatore 22 all’albero motore 7 in assenza di azionamento dell’attuatore 41; quando l’attuatore 41 viene azionato idraulicamente, si oppone alla forza elastica di chiusura, in modo da separare il secondo disco 47 dal primo disco 46. Tra l’attuatore 41 (rotazionalmente fisso) ed il secondo disco 47 (rotante) è interposto un cuscinetto 42 che consente la trasmissione di carichi assiali e la rotazione relativa.

Lo smorzatore 22 è illustrato in maggiore dettaglio nelle figure da 12 a 15, e comprende un attuatore 51 provvisto di un mozzo 54 collegato rigidamente (e preferibilmente integralmente) all’albero 48, il quale si estende a sbalzo dal mozzo verso il motore a combustione interna E. Dal mozzo 54 si estende radialmente un disco 52 provvisto di due razze radiali 53. L’attuatore 51 è supportato sull’appendice tubolare 15 da un cuscinetto 50, come meglio descritto nel seguito.

Lo smorzatore 22 comprende inoltre un involucro anulare 55 formato da un semiguscio 56 alloggiato all’interno della prima puleggia 20 e da quest’ultima.

L’involucro 55 delimita una camera anulare 57 suddivisa da risalti interni 58 diametralmente opposti del semiguscio 56 e della prima puleggia 20 in due alloggiamenti sostanzialmente semicircolari, all’interno dei quali sono disposte rispettive molle 60 ad arco. Le razze 53 del disco 52 dell’attuatore 51 scorrono all’interno della camera anulare 57 e sono comprese tra rispettive estremità delle molle 60, le quali si arrestano contro i risalti 58 in modo tale da accoppiare rotazionalmente in modo elastico la prima puleggia 20 all’attuatore 51, e quindi al secondo disco 47 della frizione 21 rotazionalmente solidale all’albero 48 dell’attuatore 51.

Il semiguscio 56 e la puleggia 20, solidali tra loro per piantaggio e/o saldatura, sono supportati in modo girevole rispetto al disco 52 dell’attuatore 51 mediante una coppia di anelli 59 aventi la funzione di cuscinetti a strisciamento (figura 12).

Convenientemente, il secondo disco 47 della frizione 21 ed il disco 52 dell’attuatore 51 dello smorzatore 22 sono provvisti di corrispondenti serie di fori 64, 65 aventi posizione corrispondente a quella dei fori 43 e diametro sufficiente a permettere il passaggio delle teste 63 delle viti 62 per il fissaggio del primo disco 46 alla flangia 61 dell’albero motore 7.

Al disco 52 dell’attuatore 51 è fissato un disco flessibile o “flex plate” 66 costituente l’organo di interfaccia tra il modulo 1 e la trasmissione T.

In particolare, il disco flessibile 66 è collegato al disco 52 tramite una pluralità di rivetti 67 in prossimità di un proprio bordo interno, ed è atto ad essere collegato ad un convertitore di coppia della trasmissione T (non illustrato) ad un proprio bordo esterno. Il disco flessibile 66 è in grado di compensare leggeri spostamenti assiali relativi tra il modulo 1 e la trasmissione T.

L’attuatore 51, oltre a realizzare le funzioni cinematiche descritte, ha un ruolo cruciale nel centraggio relativo degli elementi dell’unità di trazione ibrida H e quindi nel facilitare le operazioni di montaggio.

In particolare, con riferimento alle figure 13, 14 e 15, l’albero 48 presenta ad una propria estremità un naso 67 cilindrico di centraggio atto ad accoppiarsi in modo scorrevole con un foro di centraggio 76 dell’albero motore 7; ad un’estremità opposta, l’attuatore 51 presenta un foro assiale cieco 68 atto ad accoppiarsi con un corrispondente naso di centraggio (non illustrato) del convertitore di coppia.

Il mozzo 54 dell’attuatore 51 definisce una sede 69 per il cuscinetto 50 (e quindi il centraggio rispetto alla struttura di supporto 5).

Il disco 52 si estende radialmente dal mozzo 54 in prossimità di un’estremità del mozzo stesso rivolta in uso verso la trasmissione T del veicolo; il mozzo 54 forma a tale estremità un risalto circolare 70 per il centraggio del flex plate 66.

Con riferimento alle figure 9 e 10, la macchina elettrica 2 è provvista di uno involucro 71 e di un rotore (non illustrato) a cui è collegato un albero 72 scanalato. Quest’ultimo impegna scorrevolmente una porzione scanalata interna 73 dell’albero 25, in modo tale da realizzare con esso un accoppiamento angolare ma assialmente libero.

Con riferimento alle figure 9 e 11, il compressore 3 è provvisto di un involucro 73 e di un rotore (non illustrato) a cui è collegato un albero 74 scanalato. Quest’ultimo impegna scorrevolmente un manicotto 75 internamente scanalato rigidamente collegato all’albero 26, in modo tale da realizzare con tale manicotto un accoppiamento angolare ma assialmente libero.

Per quanto descritto in precedenza, il collegamento del modulo 1 alla frizione 21, alla macchina elettrica 2 ed al compressore 3 avviene mediante semplice accoppiamento assiale dei relativi organi rotanti con rispettivi organi del modulo 1 appositamente configurati (albero 48, albero 25, manicotto 75). Tali organi costituiscono pertanto vere e proprie “porte di potenza” del modulo 1, alle quali i gruppi complementari al modulo possono essere collegati in modo estremamente facile e con le quali possono scambiare potenza meccanica.

Ciò facilita notevolmente le operazioni di montaggio, in quanto la macchina elettrica 2 ed il compressore 3 possono essere collegati al modulo 1 primo o dopo il fissaggio di quest’ultimo al motore E; in alternativa, la macchina elettrica 2 ed il compressore 3 potrebbero essere fissati direttamente al motore E.

Il funzionamento del modulo di trasmissione 1, già in parte evidente da quanto precede, è il seguente.

Quando la frizione 21 è chiusa, l’attuatore 51 è collegato sia al motore a combustione interna (E), sia alla macchina elettrica 2 tramite lo smorzatore 22, in sé noto, e la trasmissione del modulo 6, oltre che alla trasmissione T del veicolo mediante il disco flessibile 66.

In questa condizione, la macchina elettrica 2 può essere utilizzata come sia come generatore (per la ricarica della batteria durante la trazione termica, oppure come freno rigenerativo) sia come motore per l’avviamento del motore a combustione interna o per l’erogazione di una coppia addizionale turante la trazione termica (boosting).

Quando la frizione 21 è aperta, il motore elettrico può essere utilizzato per la guida elettrica, la frenatura elettrica ed il “coasting” a motore termico spento.

Da un esame delle caratteristiche del modulo 1 realizzato secondo la presente invenzione, sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere.

In particolare, il modulo dell’invenzione, grazie alle funzioni di centraggio concentrate sull’attuatore 51 dello smorzatore 22, facilita il montaggio del modulo e consente un agevole centraggio di precisione durante il montaggio stesso.

Risulta infine chiaro che al modulo 1 descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall’ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.

In particolare, la trasmissione del modulo 6 può essere a catena o ad ingranaggio, invece che a cinghia. In tal caso, in luogo delle pulegge vengono utilizzati pignoni per catena o ingranaggi, e devono essere previsti mezzi per la lubrificazione del modulo.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Modulo di trasmissione (1) per un’unità di trazione ibrida di un veicolo, l’unità di trazione comprendendo un motore (E) a combustione interna provvisto di un albero motore (7), una frizione di disaccoppiamento (21) disposta coassiale all’albero motore (7) ed una trasmissione (T) del veicolo, il modulo di trasmissione essendo atto ad essere interposto tra il motore (E) e la trasmissione (T) e comprendendo: una struttura di supporto (5) atta ad essere fissata al motore (E); una trasmissione del modulo (6) alloggiata nella struttura di supporto (5) e comprendente: un primo organo di trasmissione (20) avente un asse (A) coincidente, in uso, con l’asse dell’albero motore (7) e della frizione di disaccoppiamento (21); uno smorzatore (22) di vibrazioni torsionali configurato per collegare un organo di uscita (47) della frizione di disaccoppiamento con il primo organo di trasmissione (20); almeno un secondo organo di trasmissione (23) atto ad essere collegato ad una macchina elettrica (2); un elemento di trasmissione (29) collegante tra loro almeno i detti primo e secondo organo di trasmissione (20, detto smorzatore (22) comprendendo un attuatore (51) provvisto di un mozzo (54), un disco (52) coassiale al mozzo ed atto ad essere accoppiato al primo organo di trasmissione (20) tramite mezzi elastici ed un albero (48) estendentesi da un lato del mozzo (54) in uso rivolto verso il motore (E), in cui l’albero (48) comprende una porzione terminale (67) atta a definire un centraggio rispetto all’albero motore (7) ed una porzione scanalata (59) per l’accoppiamento rotazionalmente fisso ed assialmente scorrevole con un disco della frizione di disaccoppiamento, il mozzo definendo una sede (69) per un cuscinetto (50) di supporto rispetto alla struttura di supporto e, su un lato rivolto in uso verso la trasmissione del veicolo, un centraggio (70) per un organo della trasmissione (56).
2. 2. Modulo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la porzione terminale (67) dell’albero (48) è un naso cilindrico atto ad impegnare un foro di centraggio (76) ricavato su una flangia di estremità dell’albero motore (7).
3. 3. Modulo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il mozzo (54) presenza una pluralità di fori (65) assiali distribuiti intorno al detto asse e disposti in modo da essere affacciati alle viti di fissaggio della frizione di disaccoppiamento (21) all’albero motore (7), detti fori (65) avendo un diametro sufficiente per il passaggio di dette viti.
4. 4. Modulo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un disco flessibile (66) fissato all’attuatore (51) su un lato rivolto verso la trasmissione del veicolo ed atto ad essere collegato con un convertitore di coppia della trasmissione.
5. 5. Modulo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l’attuatore comprende un disco (52) estendentesi radialmente dal mozzo (54) in prossimità di un’estremità del mozzo rivolta in uso verso la trasmissione (T) del veicolo, detto mozzo (54) formando alla detta estremità un centraggio (70) per il disco flessibile (66).
6. 6. Modulo secondo la rivendicazione 5, in cui il disco (52) è provvisto di fori per il collegamento del disco flessibile (66).
7. 7. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che il centraggio per un organo della trasmissione comprende un foro assiale del mozzo (54) atto ad essere impegnato da un albero del convertitore di coppia.
8. 8. Modulo secondo una delle rivendicazioni da 4 a 7, caratterizzato dal fatto che il disco dell’attuatore è provvisto di due razze (53) radiali, lo smorzatore (21) comprendendo un involucro anulare (55) solidale alla prima puleggia (20) e definente una camera anulare (57) entro la quale scorrono le razze (53), detti mezzi elastici comprendendo almeno una coppia di molle (60) ad arco alloggiate nella camera anulare (57) ed atte ad interporsi tra le razze (53) e rispettivi arresti (58) interni dell’involucro anulare (55).