ITRM990609A1 - Dispositivo per il controllo attivo della rotazione relativa di due semiassi. - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER IL CONTROLLO ATTIVO DELLA

ROTAZIONE RELATIVA DI DUE SEMIASSI

RIASSUNTO

Dispositivo per il controllo attivo della rotazione relativa di due semiassi relativi ad un assale o a più assali mediante la gestione della quantità di rotazione di questi in funzione del parametro che interessi: dell'angolo dello sterzo e/o del parametro di un altro dispositivo, anche ove fosse inserito fra assale (assali) anteriore/i e posteriore/i al fine di gestire opportunamente le percorrenze relative.

DESCRIZIONE

Allo stato attuale la gestione di un sistema di trazione relativo ad un assale viene gestito dal sistema denominato "differenziale" il quale può essere a sua volta gestito, per ottimizzarne il risultato e diminuirne le carenze, da sistemi idraulici, elettronici, meccanici e quanto altro. Il differenziale è basilarmente costituito da un complesso meccanico inserito tra l'albero di trasmissione ed i semiassi delle mote motrici con lo scopo di consentire la trasmissione uniforme del moto quando si percorrono traiettorie curvilinee. Questo è costituito da un rotismo epicicloidale a mote coniche ed è formato da una scatola nella quale sono disposti due o più pignoni conici, convenzionalmente chiamati "satelliti", i quali si ingranano con le relative mote coniche planetarie solidali con i due semiassi delle mote motrici. Il moto viene trasmesso da una corona conica, collegata solidalmente all’albero di trasmissione mediante un pignone ed ai satelliti mediante la scatola che contiene il sistema. Quando l'auto percorre una curva il sistema consente che la mota esterna acceleri e che la interna rallenti mentre la velocità di rotazione della trasmissione e del motore restano invariate.

Il ritrovato sostituisce o integra il "differenziale” che viene impiegato nella generalità dei casi, ad oggi, nei sistemi di trasmissione di moto e/o di controllo della trazione relativi ad assali, (quindi non a trasmissioni di tipo diverso per ogni singola mota quali quelle, ad esempio idrauliche, di alcune macchine industriali).

Il "differenziale", meccanismo passivo che riesce a gestire la diversa percorrenza delle mote di uno stesso asse durante una percorrenza curvilinea, passivo dato che il movimento delle sue componenti interne viene azionato dall'attrito dei pneumatici i quali, indotta la percorrenza curvilinea dall'angolo di sterzo, sono costretti ad una diversa percorrenza (('interno alla curva inferiore e l'esterno superiore).

I principali limiti di tale dispositivo sono:

• La naturale resistenza all'azione di sterzata da parte della inerzia dei componenti, dagli attriti ecc. del meccanismo e la naturale resistenza al ritorno all'allineamento a fine sterzata. • fi notevole attrito indotto ai pneumatici per generare il suo funzionamento prima e per disattivarlo poi il quale genera usura dei pneumatici e carenza di aderenza.

• La instabilità del sistema di trazione che, in funzione della adattabilità del differenziale alla diversa percorrenza delle ruote, determina come conseguenza la possibilità di scaricare tutta o gran parte della potenza sulla ruota con minore aderenza con le conseguenze di mancanza di trazione, di stabilità ecc.

A questo difetto si è cercato di porre rimedio attraverso molti dispositivi di controllo della trazione, meccanici, idraulici, a loro volta dotati di controlli sempre più sofisticati: inerziali, meccanici, elettronici e cosi via.

Agli altri non esiste alcun tipo di rimedio e quindi la azione di contrasto fra l'angolo di sterzo e la direzione dell'assale in ingresso di curva, fra l'allineamento delle ruote sterzanti e la inerzia del differenziale che sta gestendo percorrenze diverse delle ruote, è irrimediabile con tutte le conseguenze che si possono intuire oltre al consumo dei pneumatici i quali devono indurre in funzione dell'attrito generato il movimento dei componenti interni, attrito che evidentemente genera una situazione di precaria stabilità dinamica.

Per risolvere i problemi derivanti dall'impiego del differenziale complessivamente ed in genere per ottimizzare la gestione curvilinea della percorrenza delle ruote tanto motrici quanto inerti e per ottimizzare la frenata ma anche per ottimizzare una eventuale gestione di percorrenza fra assali diversi (vedi ad esempio le 4 ruote motrici), si è studiato il dispositivo come dalla descrizione che segue il quale è in grado di fornire il massimo della sicurezza dinamica, il massimo della trazione, il minimo consumo di pneumatici avendo inoltre una importante funzione in termini di sicurezza dato che, integrando l'azione dello sterzo può venire, in caso di guasti di questo, a supplire almeno parzialmente alla sua azione.

Dispositivo per il controllo attivo della trazione mediante la gestione della percorrenza delle ruote in funzione dell'angolo di sterzo e/o di un dispositivo di valutatone della opportuna percentuale di percorrenza dei semiassi, anche ove fosse inserito fra assale (assali) anteriore / i e posteriore / i al fine di gestire opportunamente le percorrenze relative.

Sostituisce completamente il differenziale e qualsiasi altro sistema passivo di controllo della trazione fra le ruote di uno stesso assale o fra diversi assali, può anche integrare un differenziale eliminando una parte o tutti i difetti di base di questo.

Sostituendo completamente il sistema "satelliti - planetari" che costituiscono la sostanza di ogni differenziale o anche condizionando attivamente l’azione dei suddetti componenti, il dispositivo, mediante un comando che può essere di molti generi: meccanico, elettrico, idraulico ecc., determina la differenza di rotazione fra i due semiassi di un assale in funzione dell'angolo di sterzata o di un altro parametro deciso dal costruttore.

I due semiassi risultano pertanto interconnessi nella impossibilità di scaricare la potenza su di uno solo dì questi rendendo molto più sicura la guida ed eliminando la necessità di ogni ricorso a sistemi a slittamento controllato o autobloccanti siano questi meccanici, idraulici, elettrici ed a loro volta a controllo meccanico, elettronico od altro.

In via esplicativa e non limitativa viene illustrato il dispositivo il quale ha la possibilità di essere realizzato in una grande molteplicità di forme e di componenti, fermo restando il concetto di base che consiste, come già illustrato, in un controllo attivo della rotazione degli assi e quindi della percorrenza dei pneumatici o di quanto altro ad essi connesso, controllo indotto dall'angolo di sterzo o da altro fattore che si ritiene determinante e che si traduce in un movimento attivamente controllato di un semiasse rispetto all'altro.

Ad esemplificazione di quanto detto in una auto a ruote motrici posteriori dotata di tale dispositivo, ove questa fosse sollevata nell'asse di trazione, facendo girare le ruote, il movimento e quindi la velocità di queste sarebbe percentualmente diversa Tutta dall'altra in funzione dell'angolo di sterzo momentaneamente applicato. Se poi al posto dell'assale anteriore fossero poste delle ruote libere di ruotare di 360° orizzontalmente (vedi quelle dei normali carrelli dei supermercati), l'auto percorrerebbe delle curve in finizione dell'angolo di sterzo essendo la sterzata indotta dalla diversa percorrenza delle ruote posteriori.

Essendo evidente la natura di dispositivo attivo, si deve considerare la possibilità dell'espletamento delle sue funzioni attraverso degli input, che possono essere di vario genere e lo svolgimento della sua azione la quale a sua volta può essere determinata in molti modi, ad esempio attraverso una pompa e/o pressione idraulica, attraverso un comando meccanico ad ingranaggi, a cinghia, a frizione od altro, attraverso dei motori elettrici o altri generatori di moto quali che siano.

In una versione di base illustrata in via esplicativa e non limitativa, il dispositivo può essere composto da una scatola solidale alla corona della coppia conica, scatola all'interno della quale entrano le due estremità dei semiassi, estremità che terminano in due ingranaggi, o comunque elementi meccanici in grado di essere trascinati dagli elementi attivi del sistema. Nella zona periferica della scatola si trova un dispositivo il quale mediante la sua azione è in grado di far girare i due semiassi in modo inverso o comunque a diversa velocità l'uno rispetto all’ahro, dispositivo che, collegato alla sorgente di movimento, può essere costituito da un semplice ingranaggio che si connette con le due estremità dei semiassi, dunque questo dispositivo trascina nel movimento della scatola i due semiassi trasmettendo loro il movimento ma è anche in grado, ruotando in un senso o nell'altro di produrre una

percentuale di moto diverso di un semiasse rispetto all'altro rendendo, di fatto, la trazione

"curvilinea".

Il modo di azionare il dispositivo di cui sopra può naturalmente essere il più vario a

seconda delle convenienze, della disponibilità di spazio ecc.

Nelle illustrazioni sono riportati tre diversi modi di azionamento del dispositivo ma è

evidente che questi possano essere di tutti i generi di trasmissione o di generazione di moto

conosciuti.

Nella fig. 1 viene illustrato un dispositivo ad azione idraulica mediante pompa inserita nella scatola, restando chiaramente possibile avere il generatore di flusso esterno, indipendente dal sistema o di diversa natura.

Con TC viene indicato l’elemento condizionante la trazione, con PI la pompa generatrice di flusso della quale uno degli ingranaggi è solidale con la scatola B contenente il dispositivo ed a sua volta solidale con la corona dentata che trasmette la trazione, con ax sono indicati i due semiassi, con p2 le pompe che generano il movimento dell’elemento TC attraverso una vite senza fine V .

La rotazione della corona e dunque del corpo B e dell’ingranaggio maggiore della pompa pi, induce attraverso gli elementi TC il trascinamento dei semiassi AX che, fino a che TC non ruota sul proprio asse avviene in modo omogeneo ma quando, indotto da un comando dovuto, ad esempio, dall’angolo di sterzo, la pompa PI mette sotto pressione le P2, il dispositivo TC inizia a ruotare essendo condizionato nel suo movimento dalla vite senza fine V e dunque attraverso l’elemento di connessione mobile 1 induce il movimento relativo fra i terminali SI ed S2 dei semiassi. La percorrenza di questi dunque non è più omogenea ma percentualmente diversa in funzione della rotazione di TC.

Naturalmente il numero e la posizione degli elementi TC e delle porzioni I possono essere le più svariate, inteme, esterne, radiali o anche combinatamente interne, radiali ed esterne ai terminali SI ed S2, a secondo della convenienza meccanica.

Nella fig. 2 viene descrìtto un dispositivo dotato di comando meccanico nel quale gli elementi I sono sia esterni che interni ai terminali SI ed S2.

Il movimento dell’elemento TC viene indotto anche in questo caso da una vite senza fine la quale è azionata da una corona dentata che scorre lungo la superficie della scatola del sistema, superficie nella quale sono posti dei denti D i quali sono indotti in una rotazione angolare dal comando dello sterzo od altro. Tale movimento angolare fa sì che la corona dentata si muova in un senso o nell’altro a secondo della inclinazione dei denti ed in funzione di questo condizioni la quantità di moto reciproco dei due semiassi.

Il funzionamento di questo sistema è evidenziato nella fig. 3 ed ancora descrìtto anche nei disegni 4 e 5 della tav. 3 /4.

Nella tav. 4 / 4 vengono riassunti tre diversi modi di realizzare il dispositivo, anche in questi viene illustrata la trasmissione di movimento alTeleraenti TC attraverso una “vite tangente” o “senza fine”, ferma restando la possibilità di realizzare questa come tutti gli altri accoppiamenti attraverso organi o sistemi i più diversi, intendendo solo in via esplicativa e non limitativa gli esempi e le descrizioni riportate.

Nella fig. 6 è rappresentato il dispositivo a funzionamento meccanico, nelle fig 7, 7a e 7b, un simile dispositivo ma azionato da motori elettrici indicati con EM, nella fig. 8 un sistema ad azionamento idraulico.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo per il controllo attivo della rotazione di due semiassi costituito da uno o più elementi il quale (i quali) ne condiziona (condizionano) il moto reciproco.
2. 2) Come alla rivendicazione 1 ma comprendente una serie di elementi interposti radialmente o no fra i due semiassi a condizionarne il moto reciproco.
3. 3) Dispositivo come ala rivendicazione 1 e 2 da adattarsi ad assi di trazione nei mezzi di trasporto.
4. 4) Dispositivo come alla rivendicazione 1 e 2 ma da adattarsi ad assi non di trazione nei mezzi di trasporto.
5. 5) Dispositivo come alla rivendicazione 1 e 2 da adattarsi ad assali distributori di trazione nei mezzi a più assali dotati di trazione, quale ad esempio il differenziale centrale nei mezzi a quattro ruote motrici.
6. 6) Dispositivo come alle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, comandato nella propria azione da una o più pompe e da uno o più circuiti idraulici a condizionarne il funzionamento.
7. 7) Dispositivo come alle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, comandato nella propria azione da uno o più dispositivi meccanici ad ingranaggi, a catena , a cinghia, a frizione od altri a condizionarne il funzionamento.
8. 8) Dispositivo come alle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, comandato nella propria azione da imo o più motori elettrici od altri generatori di moto a condizionarne il funzionamento.
9. 9) Dispositivo come alle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ma comandato nella propria azione da sistemi misti idraulici, meccanici, elettrici od altro.
10. 10) Dispositivo come alle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dotato di controllo della funzione collegato ad uno o più elementi esterni al sistema.
11. 11) Dispositivo come alle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, integrato in un “differenziale “ o a parti di questo in modo da condizionarne fazione.