IT9022523A1 - Cambio epicicloidale pluristadio, in particolare per macchine da cantiere. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente Invenzione ha come oggetto un cambio epicicloidale pluristadio, in particolare per macchine da cantiere.

Come è noto, nelle macchine da cantiere, come ad esemplo le macchine per movimentazione terra, vengono impiegati riduttori epicicloidall prevedendo un riduttore montato direttamente su ciascuna ruota motrice ed azionato da un motore idraulico.

In questi tipi di macchine è richiesta la possibilità di avere due diverse velocità di avanzamento, ovvero una velocità di avanzamento ridotta con una coppia elevata applicata alle ruote durante le fasi di lavoro e una velocità di avanzamento più elevata con una coppia ridotta durante le fasi di trasferimento da un cantiere all’altro.

Essendo, generalmente, i riduttori epicicloidall impiegati in questo settore del tipo a rapporto di trasmissione fisso, per poter variare la velocità di avanzamento di queste macchine a seconda delle esigenze, vengono solitamente impiegati motori idraulici a cilindrata variabile, ovvero motori nei quali è possibile variare la rotazione del loro albero di uscita sia in funzione del valore della portata olio in ingresso che della variazione della cilindrata effettiva del motore stesso.

L'impiego di motori idraulici a cilindrata variabile denota però alcuni inconvenienti.

Infatti, questi tipi di motori risultano sensibilmente più costosi dei motori idraulici a cilindrata fissa. Inoltre, i motori idraulici a cilindrata variabile, progettati per fornire una coppia adeguata nella fase di lavoro, risultano sovrasollecitati, per quanto riguarda la velocità di rotazione, quando la macchina deve raggiungere adeguate velocità di trasferimento.

Sono noti anche cambi epicicloidali a più stadi di riduzione nei quali è possibile variare il rapporto di trasmissione by-passando uno o più stadi di riduzione.

L’impiego di questo tipo di cambi epicicloidali su macchine da cantiere consentirebbe di variare la velocità di avanzamento di queste macchine anche utilizzando motori idraulici a cilindrata fissa ovviando quindi agli inconvenienti sopra lamentati, ma, a causa di come sono congegnati questi cambi epicicloidali, è estremamente difficile poter ottenere, by-passando uno stadio di riduzione, due diverse velocità di avanzamento della macchina in grado di soddisfare pienamente le esigenze durante le fasi di lavoro e durante le fasi di trasferimento, ove è richiesta una velocità circa doppia rispetto alla velocità di lavoro. Con i cambi epicicloidali attualmente in commercio, infatti, la possibilità di by-passare uno stadio di riduzione consente di ottenere due rapporti di trasmissione che sono uno almeno tre volte l’altro.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra lamentati realizzando un cambio eplcicloidale pluristadio congegnato in modo tale da poter funzionare con due diversi rapporti di trasmissione in grado di soddisfare pienamente le esigenze sia nelle fasi di lavoro che nelle fasi di trasferimento di questi tipi particolari di macchine.

Nell’ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di proporre un cambio epicicloldale che offra adeguate garanzie di affidabilità e sicurezza durante l’impiego.

Un altro scopo del trovato à quello di realizzare un cambio epicicloidale che renda possibile l'impiego di motori idraulici a cilindrata fissa per l’azionamento delle macchine da cantiere ottenendo una riduzione del costo globale di queste macchine.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un cambio epicicloldale pluristadio, in particolare per macchine da cantiere o slmili, comprendente una scatola del cambio alloggiente almeno tre stadi di riduzione disposti in serie e costituiti ciascuno da un rotismo epicicloldale con una ruota solare ingranante con ruote satelliti supportate girevolmente attorno ai loro assi da un portasatelliti ed ingrananti con una corona dentata disposta coassialmente attorno alla ruota solare, detti stadi di riduzione essendo cinematicamente collegati tra loro per la trasmissione di un moto rotatorio da un.albero d’ingressa collegato alla ruota solare del primo stadio di riduzione ad un albero di uscita collegato al portasatelliti dell'ultimo stadio di riduzione, caratterizzato dal fatto che, in due stadi di riduzione contigui, le corone dentate sono montate girevoli attorno ai loro assi e le ruote solari sono solidali tra loro nella rotazione attorno ai loro assi, la corona dentata del secondo stadio di detti due stadi contigui, secondo la direzione del moto da detto albero d’ingresso a detto albero di uscita, essendo inoltre collegata nella rotazione attorno al suo asse con il portasatelliti del primo di detti due stadi di riduzione, essendo previsti mezzi di azionamento, attivabili o disattivabili a comando, per il bloccaggio selettivo di una di dette corone dentate di detti due stadi di riduzione per l'azionamento selettivo dì detto albero dì uscita con due velocità di rotazione diverse tra loro a parità di velocità dì rotazione di detto albero d’ingresso.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del cambio epìclcloidale secondo il trovato, illustrata a tìtolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cuit

la figura 1 illustra schematicamente il cambio epicicloidale secondo il trovato sezionato assialmente;

le figure 2 e 3 illustrano una porzione ingrandita della figura 1 con il cambio in due diverse condizioni di funzionamento realizzanti due diversi rapporti di trasmissione.

Con riferimento alle figure citate, il cambio epicicloidale secondo il trovato, indicato globalmente con il numero dì riferimento 1, comprende una scatola 2 all’interno della quale sono disposti quattro stadi dì riduzione, disposti in serie, ciascuno dei quali e costituito da un rotismo epicicloidale. I vari stadi dì riduzione sono collegati cinematicamente tra loro per trasmettere il moto rotatorio da un albero d’ingresso 3 ad un albero dì uscita 4.

Più particolarmente, ciascuno stadio di riduzione comprende una ruota solare 5, 6, 7, 8 che ingrana con ruote satelliti 9, 10, 11, 12 supportate, in modo girevole attorno ai loro assi, dal relativo portaaatelliti 13, 14, 15, 16 ed ingrananti con una corona 17, 18, 19, 20 Opportunamente, le ruote solari, i portasatellitì e le corone dei vari stadi di riduzione sono tra loro coassiali e l’asse comune è indicato con il numero di riferimento 21.

L’albero di uscita 4 è opportunamente realizzato cavo internamente e si estende, come spesso avviene nei riduttori epicicloidall di questo tipo, almeno in parte attorno alla scatola 2.

Secondo il trovato, in due stadi di riduzione contigui, costituiti nella forma di esecuzione illustrata dal primo e dal secondo stadio secondo la direzione del moto che entra dall'albero 3 ed esce dall’albero 4, le ruote solari 5 e 6 sono solidali tra loro nella rotazione attorno all’asse 21 e le corone dentate 17 e 18 sono supportate in modo girevole attorno all’asse 21. Inoltre, la corona dentata 18 del secondo stadio è solidale al portasatellitì 13 del primo stadio nella rotazione attorno all’asse 21. In corrispondenza del primo stadio e del secondo stadio sono previsti mezzi di azionamento, che sono attivabili o disattivabili a comando, per bloccare selettivamente la corona dentata 17 o la corona dentata 18, ottenendo cosi l’azionamento selettivo dell’albero di uscita 4 con due velocità di rotazione diverse tra loro a parità di velocità di rotazione dell’albero d’ingresso 3.

Più particolarmente, la ruota solare 5 del primo stadio à ricavata direttamente su un albero 22 che è collegato, attraverso un profilo scanalato, alla ruota solare 6 del secondo stadio.

La corona dentata 17 è supportata in modo girevole attorno all’asse 21 dall’albero 22 attraverso cuscinetti 23a e 23b mentre la corona dentata 18 è solidale al portasatelliti 13, nella rotazione attorno all'asse 21, attraverso un accoppiamento a profilo scanalato 24. La corona dentata 18 e il portasatelliti 13 sono supportati, in modo girevole attorno all'asse 21, dalla scatola 2 mediante un cuscinetto 25.

Il portasatelliti 14 del secondo stadio è solidale nella rotazione attorno all'asse 21, attraverso un accoppiamento a profilo scanalato, con la ruota solare 7 del terzo stadio, mentre il portasatelliti 15 è accoppiato, nella rotazione attorno all'asse 21, con la ruota solare 8 del quarto stadio attraverso un altro accoppiamento a profilo scanalato.

Le corone dentate 19 e 20 sono realizzate in un solo pezzo e sono fissate rigidamente alla scatola 2.

I mezzi di azionamento comprendono una prima frizione a dischi 26 che è costituita da dischi solidali nella rotazione attorno all’asse 21 alla corona dentata 17 alternati a dischi connessi ad una porzione della scatola 2 e quindi impediti nella rotazione attorno a tale asse. Tali dischi possono scorrere parallelamente all’asse 21 e la loro corsa è limitata da un lato da uno spallamento 27 definito dalla scatola 2.

I mezzi di azionamento comprendono anche una seconda frizione a dischi 28 che è costituita da dischi solidali, nella rotazione attorno all’asse 21, alla corona dentata 18 alternati a dischi connessi alla scatola 2 e quindi impediti nella rotazione attorno a tale asse. Anche in questa seconda frizione, i dischi possono scorrere parallelamente all'asse 21 e la loro corsa è delimitata da un lato da uno spallamento 29 definito dalla scatola 2.

Le frizioni a dischi 26 e 28 sono attivabili o disattivabili mediante mezzi di comando costituiti rispettivamente da un primo pistone 30 ad azionamento idraulico che è affacciato allo spallamento 27 e da un secondo pistone 31 ad azionamento idraulico che 6 affacciato allo spallamento 29.

Più particolarmente, in prossimità della prima frizione a dichi 26, è definita una camera anulare 32 che è delimitata in parte dalla scatola 2 e in parte dallo stesso pistone 30 che è supportato dalla scatola 2 in modo scorrevole parallelamente all'asse 21.

La camera anulare 32 e il relativo pistone 30, anch’esso a conformazione anulare, hanno assi coincidenti con l'asse 21.

La camera anulare 32 è in comunicazione con un condotto di alimentazione 33 che si sviluppa integralmente nelle pareti della scatola 2 e il moto del pistone 30, in direzione parallela all’asse 21 in allontanamento dallo spallamento 27, è contrastato da una molla 34 interposta tra una battuta 35 della scatola e il pistone 30.

In modo analogo, in prossimità della seconda frizione 26, è definita un’altra camera anulare 36, delimitata dalla scatola 2 e dal pistone 31, che è in collegamento con un condotto di alimentazione 37 che si sviluppa anch'esso interamente nelle pareti della scatola. Anche la camera 36 e il pistone 31 hanno assi coincidenti con l’asse 21 e lo spostamento del pistone 31 in direzione parallela all’asse 21, dalla parte opposta allo spallamento 27, è contrastato da una molla 38 interposta tra il pistone 31 e una battuta 39 definita dalla scatola 2.

Il funzionamento del cambio epicicloidale secondo il trovato e il seguente .

Per realizzare un primo rapporto di trasmissione, ad esempio il rapporto di trasmissione richiesto in fase di lavoro, viene collegato il condotto 33 ad una sorgente di liquido in pressione in modo tale che il pistone 30, vincendo l’azione della molla 34 si allontani dallo spallamento 27 liberando la frizione 26, mentre il condotto 37 viene collegato con lo scarico di una linea idraulica in modo tale che, per azione della molla 38, venga bloccata la frizione 28. In questo modo, la corona dentata 17 del primo stadio può ruotare liberamente e quindi il primo stadio di riduzione non ha effetto nella riduzione della velocità di rotazione. Essendo la corona dentata 18 bloccata, il cambio funziona a partire dal secondo stadio di riduzione ove il moto entra dalla ruota solare 6 (figura 2).

Quando è richiesto un secondo rapporto di trasmissione, ad esempio il rapporto di trasmissione richiesto nella fase di trasferimento, il condotto 33 viene collegato con lo scarico di una linea idraulica in modo tale che la molla 34 spinga il pistone 30 a bloccare la prima frizione 26, mentre il condotto 37 viene collegato con una sorgente di liquido in pressione in modo tale che il pistone 31, vincendo l’azione della molla 38, si allontani dallo spallamento 29 liberando la seconda frizione 28. In questo modo, nel primo stadio di riduzione, la corona dentata 17 è bloccata e nel secondo stadio di riduzione il moto entra sia attraverso la rotazione della corona dentata 18 indotta dal portasatelliti 13 del primo stadio di riduzione che attraverso la rotazione della ruota solare 6 solidale alla ruota solare 5 del primo stadio (figura 3).

Realizzando opportunamente le ruote dentate che compongono i vari stadi di riduzione, è possibile ottenere in questo modo due diversi rapporti di trasmissione che sono uno pari a circa il doppio dell’altro.

Le frizioni 26 e 28 possono funzionare anche come freno in quanto, bloccando ambedue le frizioni, si blocca tutto il cambio. Questa azione di frenatura può essere ottenuta semplicemente collegando ambedue i condotti 33 e 37 con lo scarico di una linea idraulica.

E' da notare che, essendo le due frizioni bloccate dalla mancanza di pressione nei condotti 33 e 37, si ha un bloccaggio del cambio che funziona da freno in caso di emergenza quando, per qualsiasi motivo, viene a cadere la pressione nei condotti 33 o 37.

Il disinserimento del cambio si ottiene sbloccando contemporaneamente le due frizioni 26 e 28.

Si è in pratica constatato come il cambio epicicloidale secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto potendo funzionare con due rapporti di trasmissione è in grado di soddisfare le esigenze di velocità per le macchine da cantiere sia nelle fasi di lavoro che nelle fasi di trasferimento rendendo possibile l’impiego per queste macchine di motori idraulici a cilindrata fissa. Ovviamente, non è escluso l’utilizzo del cambio secondo il trovato con motori idraulici a cilindrata variabile per ottenere una più vasta gamma di velocità della macchina.

Un ulteriore vantaggio à quello di ottenere, essendo le frizioni a dischi disposte tra la scatola ed organi come le corone dentate che generalmente presentano velocità di rotazione ridotte rispetto alle ruote solari, ridotte perdite per attrito e quindi un ridotto riscaldamento del lubrificante.

Inoltre, per il fatto che i condotti dì alimentazione dei mezzi di comando idraulici delle frizioni si sviluppano completamente all’interno della scatola e quindi in parti fisse, si hanno ridotti problemi di tenuta idraulica lungo tali condotti.

Il cambio epicicloìdale così concepito è suscettìbile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili con elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cambio epicicloìdale,in particolare per macchine da cantiere o simili, comprendente una scatola del cambio alloggiente almeno tre stadi di riduzione disposti in serie e costituiti ciascuno da un rotismo epicicloidale con una ruota solare ingranante con ruote satelliti supportate girevolmente attorno ai loro assi da un portasatelliti ed ingrananti con una corona dentata disposta coassialmente attorno alla ruota solare, detti stadi dì riduzione essendo cinematicamente collegati tra loro per la trasmissione di un moto rotatorio da un albero d'ingresso collegato alla ruota solare del primo stadio di riduzione ad un albero di uscita collegato al portasatelliti dell’ultimo stadio di riduzione, caratterizzato dal fatto che, in due stadi di riduzione contigui, le corone dentate sono montate girevoli attorno ai loro assi e le ruote solari sono solidali tra loro nella rotazione attorno ai loro assi, la corona dentata del secoudo stadio di detti due stadi contigui, secondo la direzione del moto da detto albero d’ingresso a detto albero di uscita, essendo inoltre collegata nella rotazione attorno al suo asse con il portasatelliti del primo di detti due stadi di riduzione, essendo previsti mezzi di azionamento, attivabili o disattivabili a comando, per il bloccaggio selettivo di una di dette corone dentate di detti due stadi di riduzione per l’azionamento selettivo di detto albero di uscita con due velocità di rotazione diverse tra loro a parità di velocità di rotazione di detto albero d’ingretiso.
2. 2. Cambio epicicloidale, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti due stadi di riduzione contigui sono costituiti dai primi due stadi di riduzione, secondo la direzione del moto da detto albero d’ingresso a detto albero di uscita.
3. 3. Cambio epicicloidale, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il portasatelliti di detto primo stadio di riduzione è solidale nella rotazione con la corona dentata di detto secondo stadio di riduzione.
4. 4. Cambio epicicloidale, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il portasatelliti di detto secondo stadio di riduzione è collegato nella rotazione con la ruota solare di detto terzo stadio di riduzione presentante la sua corona dentata bloccata nella rotazione attorno al suo asse. b.
5. Cambio epicicloidale, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere quattro stadi di riduzione disposti in serie, dei quali: i primi due stadi di riduzione sono costituiti da detti due stadi di riduzione contigui; il terzo stadio di riduzione presenta la sua ruota solare collegata nella rotazione con il portasatelliti di detto secondo stadio di riduzione; il quarto stadio di riduzione presenta la sua ruota solare collegata nella rotazione con il portasatelliti di detto terzo stadio di riduzione; il portasatelliti di detto quarto stadio di riduzione essendo collegato con detto albero di uscita e le corone dentate di detto terzo e di detto quarto stadio di riduzione essendo bloccate nella rotazione attorno al loro assi.
6. 6. Cambio eplcicloldale, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le ruote solari, i portasatelliti e le corone dentate dei vari stadi di riduzione sono coassiali tra loro.
7. 7. Cambio eplcicloldale, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di azionamento comprendono una prima frizione a dischi interposta tra la corona dentata dì detto primo stadio di riduzione e detta scatola e una seconda frizione a dischi interposta tra la corona dentata di detto secondo stadio e detta scatola, essendo previsti mezzi di comando agenti sui dischi di dette frizioni per l’attivazione o la disattivazione di dette frizioni a dischi.
8. 8. Cambio eplcicloldale, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando comprendono due pistoni alloggiati scorrevolmente in camere anulari definite in detta scatola e disposte coassialmente alle corone dentate di detto primo e di dette secondo stadio di riduzione, dette camere essendo alìmentabili con liquido in pressione per uno spostamento assiale di detti pistoni per lo sbloccaggio di dette frizioni a dischi in contrasto a mezzi elastici.
9. 9. Cambio epicicloidale, secondo una o più.delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette camere sono alimentate da condotti sviluppantisi nelle pareti di detta scatola.
10. 10. Cambio epicicloidale, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti stadi di riduzione sono realizzati in modo tale che dette due velocità di rotazione ottenibili per detto albero di uscita siano una pari a circa il doppio dell'altra.
11. 11. Cambio epicicloidale pluristadio, in particolare per macchine da cantiere o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.