ITTO990056A1 - Cambio di velocita' per un veicolo industriale. - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un cambio di velocità per un veicolo industriale, in particolare per un veicolo industriale di gamma media.

Sono noti cambi di velocità comprendenti più gruppi in cascata tra loro; ad esempio, i veicoli industriali sono generalmente dotati di un cambio di velocità comprendente un'unità principale definente un certo numero di rapporti di trasmissione principali, ed uno stadio di uscita, generalmente costituito da un rotismo epicicloidale, a due rapporti di trasmissione ausiliari (presa diretta e riduzione) calcolati in modo da definire, in combinazione con i rapporti di trasmissione principali, due distinte serie di marce del cambio stesso.

In particolare, secondo uno schema tradizionale, l'unità principale comprende un albero di ingresso, un albero condotto coassiale all'albero di ingresso e portante solidalmente ad una propria estremità un pignone definente l'ingranaggio solare del rotismo epicicloidale , un albero ausiliario o contralbero parallelo agli alberi di ingresso e condotto, ed una pluralità di coppie di ingranaggi portati dai suddetti alberi, impegnati tra loro e selettivamente attivabili per collegare angolarmente l'albero condotto all'albero di ingresso secondo i suddetti rapporti di trasmissione principali .

L'esigenza di installare a bordo dei veicoli industriali una potenza sempre maggiore richiede un corrispondente incremento della capacità di trasmissione dì coppia da parte dei cambi di velocità. Tale esigenza, mantenendo lo schema dell'unità principale sopra descritto, determina la necessità di prevedere un sempre maggiore valore di interasse tra l'albero ausiliario e gli alberi di ingresso e condotto, con la conseguenza di determinare un incremento delle dimensioni e del peso del cambio di velocità.

Inoltre, se è richiesto anche un incremento del rapporto di riduzione totale tra la prima e l'ultima marcia (apertura del cambio), le conseguenze sopra menzionate vengono ulteriormente accentuate.

Infatti, dato uno schema prefissato di rapporti di trasmissione totali da realizzare, un incremento dell’apertura del cambio è ottenibile essenzialmente nei due modi seguenti:

utilizzando pochi rinvìi di riduzione, ossia adottando un numero contenuto di ingranaggi di diametro elevato, con il risultato di penalizzare ulteriormente l'interasse tra l'albero ausiliario e gli alberi di ingresso e condotto; oppure

- utilizzando un numero di rinvìi di riduzione più elevato, ossia adottando un numero maggiore di coppie di ingranaggi di diametro contenuto, con il risultato di ottenere un valore di interasse sufficientemente basso ma nel contempo di avere comunque penalizzato peso e costi del cambio di velocità.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un cambio di velocità per un veicolo industriale, il quale consenta di soddisfare le esigenze sopra citate ottimizzando nel contempo peso, dimensioni e costo del cambio stesso.

Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione, in quanto essa è relativa ad un cambio di velocità per un veicolo industriale del tipo comprendente un'unità principale definente una pluralità di rapporti di trasmissione principali ed un riduttore accoppiato alla detta unità principale e disponibile in due diverse configurazioni operative corrispondenti a rispettivi rapporti di trasmissione ausiliari atti a definire, in combinazione con i detti rapporti di trasmissione principali, rispettive pluralità di marce del cambio di velocità stesso, la detta unità principale comprendendo :

- un albero di ingresso;

- un albero condotto coassiale al detto albero di ingresso;

- un albero ausiliario parallelo ai detti alberi di ingresso e condotto;

- una pluralità di coppie di ingranaggi portati dai detti alberi, angolarmente accoppiati tra loro e selettivamente attivabili per collegare angolarmente il detto albero condotto al detto albero di ingresso secondo i detti rapporti di trasmissione principali; ed - una pluralità di organi di comando per attivare selettivamente ed indipendentemente le dette coppie di ingranaggi;

caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti ingranaggi è interposto tra due detti organi di comando ed è selettivamente attivabile dagli stessi nelle dette due diverse configurazioni operative del detto riduttore.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una preferita forma di attuazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento al disegno allegato, nel quale :

- la figura 1 è uno schema funzionale di un cambio di velocità per un veicolo industriale, realizzato secondo la presente invenzione; e

la figura 2 illustra uno schema semplificato delle posizioni di innesto e selezione assunte da un organo di comando del cambio di figura 1.

Con riferimento alla figura 1, è indicato nel suo complesso con 1 un cambio di velocità per un veicolo industriale, nella fattispecie un cambio di velocità a sette marce avanti ed una retromarcia, il quale comprende essenzialmente un'unità principale 2 ed un riduttore di rango 3 epicicloidale disposti in cascata tra loro ed alloggiati in una scatola 8 esterna di supporto (illustrata solo schematicamente).

L'unità principale 2 definisce cinque rapporti di trasmissione principali, di cui quattro in marcia avanti ed uno in retromarcia, mentre il riduttore 3 è disponibile in due diverse configurazioni operative, rispettivamente di presa diretta e di riduzione, corrispondenti a relativi rapporti di trasmissione ausiliari atti a definire, in combinazione con i rapporti di trasmissione principali, le suddette sette marce avanti e la retromarcia del cambio 1 stesso.

In particolare, la configurazione di presa diretta del riduttore 3 è definita da un rapporto di trasmissione unitario, mentre la configurazione di riduzione è definita da un rapporto di trasmissione prefissato diverso dall'unità.

Inoltre, come sarà spiegato più in dettaglio nel seguito, tre rapporti di trasmissione principali sono utilizzati in combinazione con entrambi i rapporti di trasmissione ausiliari, un altro rapporto di trasmissione principale è utilizzato esclusivamente in combinazione con uno dei rapporti di trasmissione ausiliari e l'ulteriore rapporto di trasmissione principale è utilizzato esclusivamente in combinazione con l'altro rapporto di trasmissione ausiliario.

Il cambio 1 è comandato, attraverso mezzi di rinvio di tipo noto e non illustrati, da una leva 4 di selezione manuale delle marce (illustrata schematicamente ed in vista dall'alto in figura 2), la quale è mobile secondo una griglia G di selezione ed innesto di tipo automobilistico, a doppia H.

In particolare, la leva 4 è mobile lungo una direzione A per eseguire una manovra di selezione del rango delle marce e parallelamente ad una direzione B, ortogonale alla direzione A stessa, per eseguire una manovra di innesto/disinnesto della marcia selezionata.

Nella fattispecie illustrata, la leva 4 è atta ad assumere quattro posizioni di selezione di rispettivi ranghi delle marce, indicate in figura 2 con S1 S2, S3, S4, e, per ciascun rango delle marce, è atta ad assumere due posizioni di innesto, alle quali sono associate rispettive marce consecutive del cambio 1. Più precisamente, alla posizione di selezione S1 sono associate la retromarcia R e la marcia C o "crawler", alla posizione di selezione S2 sono associate le marce I e II, alla posizione di selezione S3 sono associate le marce III e IV, ed alla posizione di selezione S4 sono associate le marce V e VI.

La retromarcia R e le marce C, I, II associate alle posizioni di selezione S1 e S2 sono ottenute con il riduttore 3 disposto nella configurazione di riduzione e sono denominate "marce ridotte", mentre le marce III, IV, V, VI associate alle posizioni di selezione S3 e S4 sono ottenute con il riduttore 3 disposto nella configurazione dì presa diretta e sono denominate "marce dirette".

Con riferimento alla figura 1, l'unità principale 2 comprende un albero di ingresso 5 avente un asse F longitudinale ed atto a ricevere il moto dal motore (non illustrato) dell'autoveicolo attraverso una frizione (non illustrata) , un albero condotto 6 coassiale all'albero di ingresso 5 ed un albero ausiliario o contralbero 7 avente un asse L parallelo all’asse F degli alberi 5 e 6. L'albero ausiliario 7 è atto a ricevere la coppia motrice dall'albero di ingresso 5 ed a trasmetterla all'albero condotto 6 tramite una pluralità di coppie di ingranaggi impegnati tra loro e selettivamente attivabili, come descritto nel seguito.

In particolare, l'unità principale 2 comprende un ingranaggio 10 calettato su una porzione terminale dell'albero di ingresso 5 adiacente ad un'estremità 11 dell'albero condotto 6, e quattro ingranaggi 12, 13, 14, 15 montati angolarmente folli sull'albero condotto 6 e disposti in successione tra loro lungo quest'ultimo procedendo dall'estremità 11 verso un'estremità 16 opposta dell'albero condotto 6 stesso.

In maggiore dettaglio, gli ingranaggi 10, 12, 13, 14 presentano un diametro via via crescente procedendo dall'ingranaggio 10 fino all'ingranaggio 14, mentre l'ingranaggio 15 ha un diametro maggiore del diametro dell'ingranaggio 10 e minore dei diametri degli ingranaggi 12, 13 e 14.

Gli ingranaggi 10, 12, 13, 14 sono impegnati con rispettivi ingranaggi 17, 18, 19, 20 calettati sull'albero ausiliario 7 e presentanti diametro via via decrescente procedendo dall'ingranaggio 17 fino all'ingranaggio 20. L'ingranaggio 15 è angolarmente accoppiato, tramite un ingranaggio ozioso 21 inversore per la realizzazione della retromarcia, con un ingranaggio 22 calettato sull'albero ausiliario 7 ed avente diametro minore rispetto al diametro degli ingranaggi 17, 18, 19, 20.

L'unità principale 2 comprende, inoltre, tre manicotti di comando 23, 24, 25, di tipo convenzionale, interposti tra relative coppie degli ingranaggi 10, 12, 13, 14, 15 e selettivamente attivabili per rendere angolarmente solidali gli ingranaggi 10, 12, 13, 14, 15 stessi all'albero condotto 6.

Secondo la presente invenzione, l'ingranaggio 14 è interposto tra due relativi manicotti di comando 24 e 25 ed è selettivamente innestabile sull'albero condotto 6 dai manicotti 24, 25 stessi nelle due diverse configurazioni operative del riduttore 3-In maggiore dettaglio, i manicotti 23, 24, 25 sono illustrati nella loro posizione intermedia (neutro), e sono mobili tra una prima posizione di innesto, in cui sono spostati verso sinistra (con riferimento alla figura 1) e sono atti ad innestare rispettivamente gli ingranaggi 10 (realizzando la presa diretta tra gli alberi 5 e 6), 13 e 14 sull'albero condotto 6, ed una seconda posizione di innesto, in cui sono spostati verso destra (sempre con riferimento alla figura 1) e sono atti ad innestare rispettivamente gli ingranaggi 12, 14, 15 sull'albero condotto 6.

I manicotti 23, 24, 25 sono spostati da e verso le relative posizioni di innesto da rispettive forcelle (non illustrate), le quali sono comandate in modo noto da un organo di selezione (non illustrato) associato alla leva 4 di selezione manuale delle marce.

Da un punto di vista funzionale, i cinque rapporti di trasmissione principali realizzati dall'unità principale 2 sono definiti rispettivamente dalla presa diretta tra l'albero di ingresso 5 e l'albero condotto 6 e dalle coppie di ingranaggi 12-18, 13-19, 14-20 e 15-21-22.

II riduttore 3 è di tipo epicicloidale e comprende essenzialmente, in modo noto, un ingranaggio solare 26 ricavato integralmente in corrispondenza dell'estremità 16 dell'albero condotto 6 ed una pluralità di ingranaggi satelliti 27, i quali ingranano con l'ingranaggio solare 26 e sono angolarmente equispaziati intorno allo stesso. Gli ingranaggi satelliti 27 sono montati girevoli su rispettivi perni 28 portati da un portatreno 29 solidale ad un albero di uscita 30 del cambio 1, coassiale agli alberi di ingresso 5 e condotto 6.

Il riduttore 3 comprende, inoltre, una corona 31 esterna, provvista di una dentatura interna la quale ingrana'con gli ingranaggi satelliti 27, con possibilità di scorrimento assiale sugli stessi. Il supporto radiale della corona 31 è realizzato esclusivamente dagli ingranaggi satelliti 27, rispetto ai quali può quindi autocentrarsi .

La corona 31 può essere resa selettivamente solidale alla scatola 8 del cambio 1 o al portatreno 29, realizzando rispettivamente le configurazioni di riduzione e di presa diretta del riduttore 3, mediante un manicotto di comando 32, di tipo noto e pertanto non descritto in dettaglio; il manicotto 32 è angolarmente solidale alla corona 31 ed è atto ad essere spostato assialmente mediante un dispositivo di azionamento a comando pneumatico (di tipo noto e non illustrato), a sua volta attivato da un organo di selezione (anch'esso non illustrato) associato alla leva 4, durante lo spostamento di quest'ultima tra le posizioni di selezione S2 e S3, e precisamente in corrispondenza di un punto M intermedio lungo la direzione A tra le posizioni di selezione S2, S3 stesse.

Il funzionamento del cambio di velocità 1 è il seguente .

I quattro rapporti di trasmissione principali in marcia avanti dell'unità principale 2 si ottengono rispettivamente innestando sull'albero condotto 6 l'ingranaggio 10 (manicotto 23 a sinistra), l'ingranaggio 12 {manicotto 23 a destra), l'ingranaggio 13 (manicotto 24 a sinistra) e l'ingranaggio 14 (manicotto 24 a destra oppure manicotto 25 a sinistra), mentre il rapporto di trasmissione principale con senso di rotazione invertito si ottiene innestando sull'albero condotto 6 l'ingranaggio 15 (manicotto 25 a destra).

Si osserva che, quando il manicotto 23 è spostato verso sinistra, gli alberi di ingresso 5 e condotto 6 vengono resi angolarmente solidali tra loro realizzando la presa diretta tra gli stessi.

Il riduttore 3 può essere impostato nella configurazione di presa diretta (manicotto 32 a destra), in cui la corona 31 è solidale al portatreno 29 e quindi blocca il rotismo epicicloidale rendendo angolarmente solidali l'ingranaggio solare 26 (e quindi l'albero condotto 6) con il portatreno 29 (e quindi l'albero di uscita 30 del cambio 1), e nella configurazione di riduzione, in cui la corona 31 è fissa alla scatola 8 del cambio 1 (manicotto 32 a sinistra).

In particolare, le marce C, I, II e la retromarcia R vengono ottenute con il riduttore 3 disposto nella configurazione di riduzione (manicotto 32 a sinistra). Più precisamente, la retromarcia R viene ottenuta innestando l'ingranaggio 15 sull'albero condotto 6 tramite spostamento del manicotto 25 a destra e mantenendo i manicotti 23 e 24 nella posizione di neutro. La marcia C viene ottenuta innestando l'ingranaggio 14 sull'albero condotto 6 tramite spostamento del manicotto 25 a sinistra e mantenendo i manicotti 23 e 24 nella posizione di neutro. La marcia I viene ottenuta innestando l'ingranaggio 12 sull'albero condotto 6 tramite spostamento del manicotto 23 a destra e mantenendo i manicotti 24 e 25 nella posizione di neutro. La marcia II viene ottenuta rendendo angolarmente solidale l'ingranaggio 10 all'albero condotto 6 mediante spostamento del manicotto 23 a sinistra, realizzando così la presa diretta tra gli alberi 5,e 6, e mantenendo i manicotti 24 e 25 nella posizione di neutro.

Le marce III, IV, V e VI vengono ottenute con il riduttore 3 disposto nella configurazione di presa diretta (manicotto 32 a destra). Più precisamente, la marcia III viene ottenuta innestando l'ingranaggio 14 sull'albero condotto 6 tramite spostamento del manicotto 24 a destra e mantenendo i manicotti 23 e 25 nella posizione di neutro. La marcia IV viene ottenuta innestando l'ingranaggio 13 sull 'albero condotto 6 tramite spostamento del manicotto 24 a sinistra e mantenendo i manicotti 23 e 25 nella posizione di neutro. La marcia V viene ottenuta innestando l'ingranaggio 12 sull'albero condotto 6 tramite spostamento del manicotto 23 a destra e mantenendo i manicotti 24 e 25 nella posizione di neutro. Infine, La marcia VI viene ottenuta rendendo angolarmente solidale l'ingranaggio 10 all'albero condotto 6 mediante spostamento del manicotto 23 a sinistra, realizzando nuovamente la presa diretta tra gli alberi 5 e 6, e mantenendo i manicotti 24 e 25 nella posizione di neutro .

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

In particolare, il cambio 1 presenta un ridotto interasse tra l'albero ausiliario 7 e gli alberi di ingresso 5 e condotto 6, pur garantendo un'elevata apertura totale del cambio 1 determinata dalla realizzazione di tre rinvìi di riduzione nell'unità principale 2.

Inoltre, grazie al fatto che uno degli ingranaggi (14) è innestabile sull'albero condotto 6 sia da destra che da sinistra in due diversi ranghi delle marce, consente di utilizzare una coppia di ingranaggi in meno rispetto ai cambi noti, a parità di apertura totale del cambio, di interasse tra l'albero ausiliario e gli alberi di ingresso e condotto e di griglia di selezione éd innesto delle marce realizzata.

Infine, nella fattispecie illustrata, l'architettura del cambio 1 consente di utilizzare una griglia G di selezione ed innesto delle marce a doppia H di tipo automobilistico, senza predisporre sulla leva 4 un organo ausiliario da azionare indipendentemente per effettuare la commutazione del riduttore 3 tra le configurazioni di presa diretta e di riduzione.

Risulta chiaro che al cambio di velocità 1 possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

Claims (1)

1. R IV E N D I CA Z I O N I 1.- Cambio di velocità (1) per un veicolo industriale del tipo comprendente un'unità principale (2) definente una pluralità di rapporti di trasmissione principali ed un riduttore (3) accoppiato alla detta unità principale (2) e disponibile in due diverse configurazioni operative corrispondenti a rispettivi rapporti di trasmissione ausiliari atti a definire, in combinazione con i detti rapporti di trasmissione principali, rispettive pluralità di marce (R, C, I, II, III, IV, V, VI) del cambio di velocità (1) stesso, la detta unità principale (2) comprendendo: - un albero di ingresso (5); - un albero condotto (6) coassiale al detto albero di ingresso (5); un albero ausiliario (7) parallelo ai detti alberi di ingresso (5) e condotto (6); - una pluralità di coppie di ingranaggi (10-17, 12-18, 13-19; 14-20, 15-22) portati dai detti alberi (5, 6, 7) , angolarmente accoppiati tra loro e selettivamente attivabili per collegare angolarmente il detto albero condotto (6) al detto albero di ingresso (5) secondo i detti rapporti di trasmissione principali; ed - una pluralità di organi di comando (23, 24, 25) per attivare selettivamente ed indipendentemente le dette coppie di ingranaggi (10-17, 12-18, 13-19, 14-20, 15-22); caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti ingranaggi (14) è interposto tra due detti organi di comando (24, 25) ed è selettivamente attivabile dagli stessi nelle dette due diverse configurazioni operative del detto riduttore (3). 2.- Cambio secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuna coppia di detti ingranaggi comprende un primo ingranaggio (10, 12, 13, 14, 15) angolarmente folle rispetto al detto albero condotto (6) ed un secondo ingranaggio (17, 18, 19, 20, 22) angolarmente solidale al detto albero ausiliario (7), e che i detti organi di comando (23, 24, 25) sono interposti tra relative coppie di detti primi ingranaggi (10, 12, 13, 14, 15) e sono atti ad innestare selettivamente i primi ingranaggi (10, 12, 13, 14, 15) stessi sul detto albero condotto (6). 3.- Cambio secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che uno di detti primi ingranaggi (10) è angolarmente solidale al detto albero di ingresso (5) e gli altri detti primi ingranaggi (12, 13, 14, 15) sono portati dal detto albero condotto (6). 4.- 'Cambio secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che uno di detti primi ingranaggi (15) è angolarmente accoppiato ad un relativo detto secondo ingranaggio (22) tramite l'interposizione di un ingranaggio ozioso (21) inversore. 5.- Cambio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere cinque coppie di detti primi e secondi ingranaggi (10-17, 12-18, 13-19, 14-20, 15-22) atti a realizzare, in combinazione con il detto riduttore (3), sette marce avanti (C, I, II, III, IV, V, VI) ed una retromarcia (R). 5.- Cambio di velocità per un veicolo industriale, sostanzialmente come descritto ed illustrato nei disegni allegati.