ITTO20010978A1 - Trasmissione per veicoli a quattro ruote motrici. - Google Patents

Trasmissione per veicoli a quattro ruote motrici. Download PDF

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Carlo Neri
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Description

D E S C R I Z ION E
del brevetto per invenzione industriale
La presente invenzione è relativa ad una trasmissione per veicoli a quattro ruote motrici.
In particolare, la presente invenzione è relativa ad una trasmissione per automobili ad alte prestazioni con quattro ruote motrici, a cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.
Come è noto, le automobili ad alte prestazioni in alcune condizioni hanno notevoli difficoltà a scaricare al suolo la potenza erogata dal motore. Per ovviare a questo inconveniente, negli ultimi anni alcune grosse case automobilistiche hanno iniziato a commercializzare dei modelli di automobili ad alte prestazioni con trazione integrale, ossia con quattro ruote motrici.
Tale soluzione, oltre a risolvere in modo efficace i problemi di scaricamento al suolo della potenza erogata dal motore, ha migliorato notevolmente la guidabilità delle suddette automobili e la loro tenuta di strada in condizioni di scarsa aderenza, incrementando quindi in modo apprezzabile la sicurezza passiva delle stesse.
Purtroppo, le trasmissioni che attualmente equipaggiano le automobili a trazione integrale hanno il grosso inconveniente di essere particolarmente pesanti ed ingombranti, creando notevoli problemi progettuali per quanto riguarda il collocamento delle stesse all'interno del veicolo e la ripartizione dei pesi sui due assali del veicolo. La struttura delle trasmissioni attualmente impiegate è, infatti, derivata direttamente da quella normalmente utilizzata nei veicoli fuoristrada, dove il peso e gli ingombri della trasmissione sono considerati caratteristiche dì secondaria importanza rispetto a robustezza e semplicità costruttiva .
Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare una trasmissione per veicoli a quattro ruote motrici più compatta e leggera di quelle attualmente conosciute, in modo tale da essere validamente utilizzata nelle automobili ad alte prestazioni.
Secondo la presente invenzione viene realizzata una trasmissione per veicoli a quattro ruote motrici comprendente un albero di ingresso della coppia motrice atto ad essere trascinato in rotazione dal motore del veicolo attorno ad un primo asse di rotazione, un albero di uscita anteriore atto ad essere collegato all'assale anteriore del veicolo ed un albero di uscita posteriore atto ad essere collegato all'assale posteriore del veicolo; la detta trasmissione essendo caratterizzata dal fatto di comprendere, inoltre, un albero tubolare ausiliario montato girevole a fianco del detto albero di ingresso attorno ad un secondo asse di rotazione parallelo al detto primo asse di rotazione, una serie di gruppi di ingranaggi selettivamente atti ad accoppiare meccanicamente l'albero tubolare ausiliario al detto albero di ingresso, un primo albero di rinvio montato girevole attorno al detto secondo asse di rotazione all'interno del detto albero tubolare ausiliario, un secondo albero di rinvio montato girevole attorno al detto secondo asse di rotazione di fronte al detto primo albero di rinvio, un ruotismo epicicloidale atto a collegare meccanicamente il detto albero tubolare ausiliario con il primo ed il secondo albero di rinvio, ed infine una prima ed una seconda cascata di ingranaggi atte, rispettivamente, a collegare meccanicamente il primo albero di rinvio con l'albero di uscita posteriore, ed il secondo albero di rinvio con l'albero di uscita anteriore.
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
- la figura 1 è una vista schematica in pianta di un autoveicolo a quattro ruote motrici equipaggiato con una trasmissione realizzata secondo i dettami della presente invenzione;
- la figura 2 è una vista in sezione con parti asportate per chiarezza della trasmissione illustrata in figura 1;
- la figura 3 illustra, in scala ingrandita, un particolare della figura 2;
- la figura 4 è una vista in sezione con parti asportate per chiarezza della trasmissione illustrata nelle figure 2 e 3, secondo la linea di sezione IV-IV; mentre
- la figura 5 è una vista in sezione con parti asportate per chiarezza della trasmissione illustrata nella figura 2, secondo la linea di sezione II-II.
Con riferimento alla figura 1, con il numero 1 è indicata nel suo complesso una trasmissione ad ingranaggi per veicoli a quattro ruote motrici che trova utilizzo particolarmente vantaggioso nelle autovetture ad alte prestazioni con trazione integrale permanente, ossia a quattro ruote motrici, e motore disposto in posizione longitudinale.
Le autovetture del tipo sopra descritto sono infatti provviste di un motore 2 a combustione interna, disposto all'interno del veicolo in posizione longitudinale, ossia parallelamente all'asse longitudinale del veicolo; di un assale anteriore 3 atto a trasferire la coppia motrice erogata dal motore 2 alle ruote anteriori dell'autovettura; e di un assale posteriore 4 atto a trasferire la coppia motrice erogata dal motore 2 alle ruote posteriori dell'autovettura. Con riferimento alle figure 1 e 2, la trasmissione 1 è atta a collegare meccanicamente il motore 2 all'assale anteriore 3 ed all'assale posteriore 4 del veicolo, ed è composta da una scatola del cambio 5 e da un differenziale centrale 6 integrati all'interno di uno stesso guscio rigido esterno 7, sagomato in modo tale da minimizzare gli ingombri complessivi della trasmissione.
Più in dettaglio, la trasmissione 1 comprende un albero di ingresso 8 della coppia motrice, atto ad essere collegato direttamente al motore 2 tramite un gruppo frizione 9 di tipo noto; un albero di uscita anteriore 10, atto ad essere collegato all'assale anteriore 3 del veicolo tramite un primo albero di trasmissione 11; ed un albero di uscita posteriore 12, atto ad essere collegato all'assale posteriore 4 del veicolo tramite un secondo albero di trasmissione 13. Con riferimento alle figure 1 e 2, l'albero di ingresso 8, in particolare, è montato girevole attorno ad un asse A di rotazione preferibilmente, ma non necessariamente, parallelo all'asse longitudinale del veicolo, mentre l'albero di uscita anteriore 10 e l'albero di uscita posteriore 12 sono montati girevoli attorno a rispettivi assi di rotazione B e C paralleli all'asse A.
Nell'esempio illustrato, inoltre, l'albero di ingresso 8 e l'albero di uscita posteriore 12 sono disposti allineati uno di fronte all'altro, in modo tale che gli assi A e C coincidano tra loro.
Con riferimento alla figura 2, all'interno del guscio rigido esterno 7, la trasmissione 1 comprende inoltre un albero tubolare ausiliario 14, che si estende a fianco dell'albero di ingresso 8, parallelamente a quest'ultimo, ed una serie di coppie di ingranaggi 15 selettivamente atte ad accoppiare meccanicamente l'albero tubolare ausiliario 14 all'albero di ingresso 8, in modo tale che quest'ultimo possa trascinare in rotazione l'albero tubolare ausiliario 14 attorno al suo asse di rotazione D con una velocità angolare che dipende del rapporto di riduzione realizzato da ciascuna coppia di ingranaggi 15.
Nella fattispecie, ciascuna coppia di ingranaggi 15 è composta da una ruota dentata primaria 15a, calettata in modo permanente, a scelta, sull'albero di ingresso 8 o sull'albero tubolare ausiliario 14; da una ruota dentata secondaria 15b, calzata in modo liberamente girevole sul restante dei due alberi ed ingranante con la ruota dentata primaria 15a; e da un gruppo sincronizzatore 15c, il quale è calzato sull'albero di ingresso 8 o sull'albero tubolare ausiliario 14, a fianco della ruota dentata secondaria 15b, ed è selettivamente atto a rendere la ruota dentata secondaria 15b angolarmente solidale all'albero su cui è calzata, in modo tale da permettere il trasferimento di coppia motrice da un albero all'altro.
Più in dettaglio, nell'esempio illustrato, la trasmissione 1 è provvista di sei coppie di ingranaggi 15 per la marcia in avanti disposti nel modo seguente: quattro coppie di ingranaggi 15 consecutive sono montate sull'albero di ingresso 8 e sull'albero tubolare ausiliario 14 in modo tale che i gruppi sincronizzatori 15c siano posizionati sull'albero dì ingresso 8, mentre le restanti due coppie di ingranaggi 15 sono montate sull'albero di ingresso 8 e sull'albero tubolare ausiliario 14 in modo tale che i gruppi sincronizzatori 15c siano posizionati sull'albero tubolare ausiliario 14 .
È opportuno mettere m evidenza che tale disposizione, oltre a dimezzare il numero di gruppi sincronizzatori 15c necessari ad azionare le varie ruote dentate secondarie 15b - ciascun gruppo sincronizzatore 15c è, infatti, posizionato tra due ruote dentate secondarie 15b adiacenti e sovrintende all'accoppiamento delle ruote stesse con l'albero -, permette di minimizzare la lunghezza assiale dell'albero di ingresso 8 e dell'albero tubolare ausiliario 14. La larghezza assiale dei gruppi sincronizzatori 15c condiziona infatti la lunghezza assiale complessiva di entrambi gli alberi, e l'aver distribuito i gruppi sincronizzatori 15c sia sull'albero di ingresso 8 che sull'albero tubolare ausiliario 14 ha permesso di ridurre tale lunghezza al minimo indispensabile.
Con riferimento alla figura 2 e 5, nell'esempio illustrato, la trasmissione 1 è provvista anche di una cascata di ingranaggi 16 selettivamente atta ad accoppiare meccanicamente l'albero tubolare ausiliario 14 all'albero di ingresso 8, in modo tale che quest'ultimo possa trascinare in rotazione l'albero tubolare ausiliario 14 attorno all'asse D con un verso di rotazione opposto a quello ottenibile accoppiando l'albero tubolare ausiliario 14 all'albero di ingresso 8 tramite le coppia di ingranaggi 15, così da poter invertire la direzione di avanzamento del veicolo (retromarcia).
Più in dettaglio, la cascata di ingranaggi 16 comprende una ruota dentata primaria 16a, calettata in modo permanente sull'albero di ingresso 8; una ruota dentata secondaria 16b, calzata in modo liberamente girevole sull'albero tubolare ausiliario 14; una ruota dentata intermedia 16c montata girevole a fianco della ruota dentata primaria 16a e della ruota dentata secondaria 16b in modo tale da ingranare contemporaneamente con entrambe; ed infine un gruppo sincronizzatore 16d il quale è calzato sull'albero tubolare ausiliario 14, a fianco della ruota dentata secondaria 16b, ed è selettivamente atto a rendere la ruota dentata secondaria 16b angolarmente solidale all'albero su cui è calzata, in modo tale da permettere il trasferimento di coppia motrice da un albero all'altro.
I gruppi sincronizzatori 15c ed il gruppo sincronizzatore 16d sono componenti meccanici già ampiamente conosciuti in campo automobilistico e non verranno quindi ulteriormente descritti, come non verrà ulteriormente descritto il modo noto in cui gli stessi vengono azionati per innestare e disinnestare le marce da apposite forcelle presenti all'interno della scatola del cambio 5.
Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, la trasmissione 1 è provvista, inoltre, di un primo albero di rinvio 17, montato girevole attorno all'asse D all'interno dell'albero tubolare ausiliario 14; di un secondo albero di rinvio 18, montato girevole attorno all'asse D di fronte all'albero di rinvio 17; e di un ruotismo epicicloidale 19 il quale è posizionato tra i due alberi di rinvio 17 e 18, ed è atto a collegare meccanicamente i due alberi di rinvio 17 e 18 all'albero tubolare ausiliario 14, in modo tale che quest'ultimo possa trascinare in rotazione contemporaneamente gli alberi di rinvio 17 e 18.
Più in dettaglio, l'albero di rinvio 17 ha una lunghezza maggiore dell'albero tubolare ausiliario 14 ed è montato girevole all' interno dell'albero tubolare ausiliario 14, in modo tale che le sue due estremità assiali sporgano all'esterno dell'albero tubolare ausiliario 14 stesso. Nella fattispecie, una estremità assiale dell'albero di rinvio 17, di seguito indicata con il numero 17a, sporge all'esterno dell'albero tubolare ausiliario 14 in modo tale da posizionarsi a fianco di una corrispondente estremità assiale IOa dell'albero di uscita anteriore 10; mentre la seconda estremità dell'albero di rinvio 17, di seguito indicata con il numero 17b, porta calettato un pignone 20 che definisce il solare del ruotismo epicicloidale 19.
Per quanto riguarda invece l'albero tubolare ausiliario 14, la sua estremità rivolta verso il pignone 20 porta calettata una flangia circolare, a cui è fissata solidale una corona dentata 21 con dentatura rivolta verso l'interno. La corona dentata 21 è disposta affacciata e coassiale al pignone 20 e definisce la corona esterna del ruotismo epicicloidale 19.
L'albero di rinvio 18 è, invece, disposto a fianco di una estremità dell'albero di uscita posteriore 12, e la sua estremità assiale direttamente affacciata al pignone 20 porta calettata una flangia circolare 22 sulla quale sono montati girevoli tre coppie di ruote dentate 23.
Con riferimento alle figure 3 e 4, ciascuna coppia di ruote dentate 23 è composta da una ruota dentata interna 23a ingranante con il pignone 20, e da una ruota dentata esterna 23b ingranante contemporaneamente sia con la ruota dentata interna 23a che con la corona dentata 21. Le ruote dentate interne 23a e le ruote dentate esterne 23b sono montate liberamente girevoli su perni che si estendono dalla flangia circolare 22 parallelamente all'asse D, e definiscono i satelliti del ruotismo epicicloidale 19. Ovviamente, la flangia circolare 22 definisce il portasatelliti del ruotismo epicicloidale 19.
Con riferimento alle figure 2, 3 e 5, la trasmissione 1 comprende infine una prima cascata di ingranaggi 25 atta a collegare meccanicamente l'albero di rinvio 18 con l'albero di uscita posteriore 12, ed una seconda cascata di ingranaggi 26 atta a collegare meccanicamente l'albero di rinvio 17 con l'albero di uscita anteriore 10. Nella fattispecie, la cascata di ingranaggi 25 comprende due ruote dentate 25a e 25b che ingranano una nell'altra e sono calettate una sull'albero di rinvio 18 e l'altra sull'albero di uscita posteriore 12; mentre la cascata di ingranaggi 26 comprende due ruote dentate 26a e 26b che ingranano una nell'altra e sono calettate una sull'estremità assiale 17a dell'albero di rinvio 17 e l'altra sull'albero di uscita anteriore 10.
Il funzionamento della trasmissione 1 ad ingranaggi sopra descritta ed illustrata è facilmente desumibile da quanto sopra descritto, e non necessità quindi di ulteriori spiegazioni.
I vantaggi della trasmissione 1 ad ingranaggi sono evidenti: l'elevata integrazione dei vari componenti permette di ottenere una struttura particolarmente compatta e leggera, in grado però di trasferire dal motore 2 agli assali anteriore 3 e posteriore 4 coppie motrici particolarmente elevate.
Il fatto che l'albero di ingresso 8 e l'albero di uscita posteriore 12 siano coassiali consente, inoltre, dì posizionare la trasmissione 1 all'interno del veicolo più vicina al piano stradale, permettendo di abbassare il baricentro dell'autovettura con gli evidenti vantaggi in termini di stabilità e guidabilità che questo comporta .
Risulta infine chiaro che alla trasmissione 1 qui descritta ed illustrata possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (9)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Trasmissione (1) per veicoli a quattro ruote motrici comprendente un albero di ingresso (8) della coppia motrice atto ad essere trascinato in rotazione dal motore (2) del veicolo attorno ad un primo asse di rotazione (A), un albero di uscita anteriore (10) atto ad essere collegato all'assale anteriore (3) del veicolo ed un albero di uscita posteriore (12) atto ad essere collegato all'assale posteriore (4) del veicolo; la detta trasmissione (1) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere, inoltre, un albero tubolare ausiliario (14) montato girevole a fianco del detto albero di ingresso (8) attorno ad un secondo asse di rotazione (D) parallelo al detto primo asse di rotazione (A), una serie di gruppi di ingranaggi (15, 16) selettivamente atti ad accoppiare meccanicamente l'albero tubolare ausiliario (14) al detto albero di ingresso (8), un primo albero di rinvio (17) montato girevole attorno al detto secondo asse di rotazione (D) all'interno del detto albero tubolare ausiliario (14), un secondo albero di rinvio (18) montato girevole attorno al detto secondo asse di rotazione (D) di fronte al detto primo albero di rinvio (17), un ruotismo epicicloidale (19) atto a collegare meccanicamente il detto albero tubolare ausiliario (14) con il primo (17) ed il secondo albero di rinvio (18), ed infine una prima (25) ed una seconda cascata di ingranaggi (26) atte, rispettivamente, a collegare meccanicamente il primo albero di rinvio (18) con l'albero di uscita posteriore (12), ed il secondo albero di rinvio (17) con l'albero di uscita anteriore (10).
  2. 2. Trasmissione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'albero di uscita anteriore (10) e l'albero di uscita posteriore (12) sono montati girevoli attorno, rispettivamente, ad un terzo (B) ed un quarto asse di rotazione (C) paralleli al detto primo asse di rotazione (A).
  3. 3. Trasmissione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il detto albero di ingresso (8) ed il detto albero di uscita posteriore (12) sono coassiali .
  4. 4. Trasmissione secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il detto ruotismo epicicloidale (19) è posizionato tra il detto primo (17) ed il detto secondo albero rinvio (18) e comprende un pignone (20) calettato all'estremità del primo albero di rinvio (17), una corona dentata (21) portata dal detto albero tubolare ausiliario (14) in modo tale da essere coassiale al detto pignone (20), ed una pluralità di ruote dentate satelliti (23) montate girevoli su di una flangia porta satelliti (22) calettata sul detto secondo albero di rinvio (18); le dette ruote dentate satelliti (23) essendo atte ad ingranare con il detto pignone (20) e/o con la detta corona dentata (21).
  5. 5. Trasmissione secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che la detta pluralità di ruote dentate satelliti (23) comprende una pluralità di coppie di ruote dentate (23); ciascuna detta coppia di ruote dentate (23) comprendendo una ruota dentata interna (23a) ingranante con il detto pignone (20), ed una ruota dentata esterna (23b) ingranante contemporaneamente sia con la ruota dentata interna (23a) che con la detta corona dentata (21).
  6. 6. Trasmissione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta serie di gruppi di ingranaggi (15, 16) selettivamente atti ad accoppiare meccanicamente l'albero di ingresso (8) all'albero tubolare ausiliario (14) comprendono una pluralità di coppie dì ingranaggi (15) selettivamente atte ad accoppiare meccanicamente l'albero tubolare ausiliario (14) all'albero di ingresso (8); ciascuna coppia di ingranaggi (15) comprendendo una ruota dentata primaria (15a) calettata in modo permanente, a scelta, sull'albero di ingresso (8) o sull'albero tubolare ausiliario (14), una ruota dentata secondaria (15b) calzata in modo liberamente girevole sul restante dei due alberi ed ingranante con la ruota dentata primaria (15a) ed un gruppo sincronizzatore (15c), il quale è calzato sull'albero di ingresso (8) o sull'albero tubolare ausiliario (14), a fianco della ruota dentata secondaria (15b), ed è selettivamente atto a rendere la ruota dentata secondaria (15b) angolarmente solidale all'albero su cui è calzata, in modo tale da permettere il trasferimento di coppia motrice da un albero all'altro.
  7. 7. Trasmissione secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che i gruppi sincronizzatori (15c) corrispondenti alle varie di coppie di ingranaggi (15) sono posizionati parte sul detto albero di ingresso (8) e parte sul detto albero tubolare ausiliario (14).
  8. 8. Trasmissione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta prima cascata di ingranaggi (25) comprende due ruote dentate (25a, 25b) che ingranano una nell'altra e sono calettate una sull'albero di rinvio (18) e l'altra sull'albero di uscita posteriore (12).
  9. 9. Trasmissione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta seconda cascata di ingranaggi (26) comprende due ruote dentate (26a, 26b) che ingranano una nell'altra e sono calettate una sull'albero di rinvio (17) e l'altra sull'albero di uscita anteriore (10).
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