ITMI20060273A1

ITMI20060273A1 - Albero di azionamento e giun tio omocinetico per detto albero

Info

Publication number: ITMI20060273A1
Application number: IT000273A
Authority: IT
Inventors: Claus Disser
Original assignee: Shaft Form Engineering Gmbh
Priority date: 2005-02-17
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2006-08-18
Also published as: CN101128681B; US20100311508A1; RU2007134376A; US20080167134A1; KR101343732B1; KR20070114729A; US7806773B2; JP2008530468A; US7972218B2; JP2009162385A; RU2399804C2; DE102006062822B4; JP5224822B2; FR2882013A1; CN101368599A; CN101128681A; WO2006087115A1; FR2882013B1

Description

Descrizione dell’invenzione industriale avente per titolo:

“Albero di azionamento e giunto omocinetico per detto albero”

Riassunto del trovato

Il trovato riguarda un albero di azionamento, in particolare un albero longitudinale per motoveicoli, presentante almeno un tratto ad albero cavo e almeno un giunto omocinetico in cui il mozzo esterno è collegato con il tratto ad albero cavo.

(Figura 1)

Descrizione del trovato

Il trovato riguarda un albero di azionamento, in particolare un albero longitudinale per motoveicoli presentante almeno un tratto ad albero cavo e almeno un giunto omocinetico il cui il mozzo esterno è collegato con il tratto ad albero cavo ed è chiuso a tenuta, per mezzo di un coperchio, rispetto al tratto ad albero cavo. Inoltre il trovato riguarda un giunto omocinetico impiegabile in un tale albero di azionamento.

Un giunto omocinetico del tipo menzionato sopra per un albero di azionamento è noto dal documento DE 102 09 993 A1 . In questo giunto configurato come giunto a guida contrapposta il mozzo esterno è abbracciato da un elemento di alloggiamento, ed inoltre fra l’elemento di alloggiamento e il mozzo esterno è previsto un disco di tenuta ovvero un coperchio che deve impedire alla sporcizia di entrare dentro il giunto. In caso di urto frontale anche sull’albero di azionamento agiscono elevate forze assiali dalle quali il giunto omocinetico può venire distrutto per cui il mozzo interno può penetrare nell’albero cavo collegato con il mozzo esterno. Il coperchio che serve unicamente a chiudere a tenuta il giunto, non forma una resistenza significativa ma può essere spinto nell’albero cavo insieme al mozzo interno già con forze relativamente ridotte.

In motoveicoli oggi anche l’albero di azionamento viene progettato, fra le altre cose, anche nei riguardi di possibili sollecitazioni dovute a urto frontale per cui l’albero di azionamento, in presenza di un’elevata forza assiale che può presentarsi, ad esempio, in caso di incidente, assorbe energia e si deforma. La deformazione deve avvenire il più possibile in maniera che l’albero di azionamento non possa penetrare nell’abitacolo del veicolo per mantenere ad un basso livello il rischio di ferire i passeggeri. Allo scopo nel documento DE 42 27 967 A1 viene proposto un albero di azionamento che presenta una zona con caratteristica di deformazione plastica riproducibile in maniera definita. Questa zona è progettata in modo che i tratti dell’albero di azionamento configurato come albero cavo si pieghino a zone uno sull’altro e si infilino uno dentro l’altro. In questa configurazione di un albero di azionamento definito anche come tubo telescopico, quando la forza assiale supera un valore definito, l’albero di azionamento viene deformato in maniera mirata con elevato assorbimento di energia.

Qualora un albero di azionamento così configurato presenti un giunto omocinetico come quello descritto sopra, in presenza di un’elevata forza assiale dovuta ad un incidente può verificarsi una rapida crescita della forza con una bassa corsa di deformazione prima che il giunto omocinetico viene distrutto. Successivamente il mozzo interno del giunto omocinetico insieme al coperchio può venire infilato con una forza relativamente ridotta e per un determinato tratto nell’albero cavo prima che l’albero cavo vada ad urtare il cambio o il differenziale. Soltanto allora l’albero si deformerà assorbendo un’elevata forza. A causa di questa crescita, caduta e rinnovata crescita della forza di deformazione che si susseguono rapidamente una dopo l’altra, sui passeggeri del veicolo agiscono accelerazioni alternate che possono causare ferite quali, ad esempio, una sindrome fra il collo e la colonna vertebrale o, addirittura, ferite più gravi.

Compito del presente trovato è pertanto quello di realizzare un albero di azionamento del tipo menzionato all’inizio nonché un giunto omocinetico che siano ulteriormente ottimizzati per quanto riguarda le loro caratteristiche in caso di scontro frontale.

Questo compito viene risolto, secondo il trovato, sostanzialmente per il fatto che per un albero di azionamento il coperchio e il tratto ad albero cavo sono configurati e disposti in modo che il mozzo interno del giunto omocinetico, a causa di una forza assiale agente su di esso a seguito di un incidente, non possa penetrare, perlomeno in misura importante, nel tratto ad albero cavo. La forza necessaria a deformare l’albero di azionamento e il giunto omocinetico cresce pertanto rapidamente senza cadere a seguito di una traslazione sostanzialmente in assenza di forza del mozzo interno nell’albero cavo. Per quanto riguarda l’albero di azionamento conforme al trovato pertanto, immediatamente dopo la distruzione del giunto omocinetico può avvenire, sostanzialmente, la deformazione definita dell’albero di azionamento per cui su passeggeri del veicolo agiscono decelerazioni le più uniformi possibile.

Il tratto ad albero cavo dell’albero di azionamento presenta in tal caso, preferibilmente, una zona con caratteristiche di deformazione plastica definite. In particolare l’albero di azionamento può essere configurato come un tubo telescopico nel quale avviene un’elevata distruzione di energia durante la deformazione.

II compito che è posto al trovato viene inoltre risolto con un giunto omocinetico nel quale il coperchio definisce una superficie di battuta che limita una traslazione assiale dovuta, in particolare, ad un incidente, del mozzo interno rispetto al mozzo esterno. Affinché il coperchio non possa pregiudicare la massima piegatura necessaria durante l’esercizio del mozzo interno rispetto al mozzo esterno, fra il mozzo interno e il coperchio è prevista, preferibilmente, perlomeno una leggera distanza. In tal modo la traslazione assiale del mozzo interno rispetto al mozzo esterno viene limitata, ad esempio, a meno di 25 mm. Affinché i passeggeri del veicolo vengano sottoposti ad una decelerazione la più uniforme possibile, è tuttavia preferibile che la traslazione massima fra il mozzo interno e il mozzo esterno venga limitata dal coperchio a meno di 15 mm, ad esempio a circa 10 mm.

Al fine di innescare una deformazione mirata dell’albero di azionamento dopo una distruzione del giunto omocinetico a causa di un’elevata forza assiale, il coperchio, scegliendo opportunamente la sua geometria e/o il suo materiale, deve resistere ad una forza assiale trasmessa dal mozzo interno di almeno 50 kN. L’entità di questa forza assiale che deve essere assorbita dal coperchio è dipendente dall’entità della forza per la quale si innesca la deformazione mirata dell’albero di azionamento. Pertanto è spesso necessario che il coperchio resista ad una forza assiale superiore a 100 kN, preferibilmente superiore a 150 kN o di circa 250 kN. Per limitare la corsa di cui può venire traslato il mozzo interno rispetto al mozzo esterno, il coperchio presenta, preferibilmente, una sporgenza rivolta al mozzo interno che forma la superficie di battuta per il mozzo interno. Inoltre, o in alternativa, il coperchio per irrigidirlo può essere dotato di nervature, costole, piegature o simili. Qualora il coperchio grazie alla sua forma e/o al suo contorno non sia già progettato per resistere ad un’elevata forza assiale, il coperchio può essere costituito anche di un metallo ad alta resistenza o di una plastica rinforzata, ad esempio, con fibre. Per poter fissare il coperchio in maniera appropriata al mozzo esterno e/o all’albero di azionamento, il mozzo esterno può essere abbracciato, perlomeno a tratti, da un elemento di alloggiamento solidale formante, in particolare, un tratto ad albero cavo, nel quale elemento di alloggiamento è fissato il coperchio. Ovviamente il coperchio può essere anche saldato al mozzo esterno e/o all’albero di azionamento oppure venire collegato in un altro modo appropriato. Per far ciò l’elemento di alloggiamento e il mozzo esterno e/o l’albero di azionamento può presentare uno scarico, un intaglio o simili al quale il coperchio può aderire.

Secondo una forma di esecuzione preferita del trovato il mozzo interno è collegato con una boccola a formare, in particolare, un unico blocco, la quale boccola presenta una dentatura interna per il collegamento solidale con un mozzo del cambio o del differenziale. Il mozzo interno in questa configurazione può essere innestato direttamente su un perno dell’albero di uscita del cambio o dell’albero di ingresso del differenziale, per cui l’albero di azionamento può essere montato non soltanto con maggiore facilità ma viene anche centrato in maniera ottimale.

Inoltre è preferibile che il giunto omocinetico sia configurato, ad esempio, similmente al tipo descritto nel documento DE 102 09 933 A1 costituito da un giunto a guida contrapposta nel quale la gabbia è guidata nel mozzo esterno da superfici di centraggio.

L’albero di azionamento ovvero il giunto omocinetico configurati conformemente al trovato possono essere impiegati non soltanto in alberi longitudinali di motoveicoli ma sono adatti, ad esempio, anche ad essere montati in un albero laterale. Dal momento che l’inflessione massima necessaria durante l’esercizio di un giunto in un albero laterale di solito è notevolmente superiore all’inflessione necessaria per un albero di azionamento longitudinale, la distanza del coperchio dagli elementi del giunto quali, in particolare, il mozzo interno, deve essere scelta in maniera da rendere possibile un’inflessione sufficientemente ampia del giunto pari, ad esempio, a circa 10° in caso di un albero longitudinale o a circa 20° nel caso di un albero laterale.

Sviluppi, vantaggi e possibilità di impiego del trovato si ricavano dalla descrizione seguente di un esempio di esecuzione e dai disegni. In essi tutte le caratteristiche ivi descritte e/o rappresentate nelle figure formano in sé o in una combinazione qualsiasi l’oggetto del trovato indipendentemente dal fatto che esse siano riassunte nelle rivendicazioni o che si faccia riferimento ad esse.

L’unica figura mostra, schematicamente, una sezione di un giunto omocinetico 1 conforme al trovato che presenta un mozzo interno 2, un mozzo esterno 3 e, per la trasmissione delle coppie, sfere 5 alloggiate in una gabbia 4 fra il mozzo interno 2 e il mozzo esterno 3.

Il giunto omocinetico 1 è configurato come giunto a guida contrapposta per cui sia il mozzo interno 2 che il mozzo esterno 3 presentano, distribuite alternate attorno al perimetro, prime scanalature interne ovvero prime scanalature esterne e seconde scanalature interne ovvero seconde scanalature esterne. Le prime scanalature interne 2a rappresentate nella figura formano, insieme alle prime scanalature esterne 3a, una coppia di scanalature in ognuna delle quali è alloggiata una sfera 5.

Nella superficie interna del mozzo esterno 3 fra le scanalature esterne sono ricavate prime e seconde superfici di centraggio della gabbia adiacenti in coppia una all’altra, delle quali nella figura si possono vedere unicamente le prime superfici di centraggio 3b. Le prime superfici di centraggio 3b confinano ognuna con le prime scanalature esterne 3a mentre le seconde superfici di centraggio confinano con le seconde scanalature esterne. Le prime e le seconde superfici di centraggio corrono ognuna dalle estremità contrapposte del mozzo esterno 3, in direzioni contrapposte e senza sottosquadri e si approssimano all’asse del mozzo esterno. Mediante le superfici di centraggio così configurate la gabbia 4 può venire guidata nel mozzo esterno 3.

Il mozzo interno 2 è configurato come un componente a forma di boccola sulla cui superficie esterna sono previste le scanalature interne e la cui superficie interna è dotata, a zone, di dentature interne 6 per cui il mozzo interno 2 può venire innestato, ad esempio, su un albero di uscita del cambio o su un albero di ingresso del differenziale.

Il mozzo esterno 3, nella forma di esecuzione rappresentata, è abbracciato da un elemento di alloggiamento 7 collegato solidalmente con il mozzo esterno 3. Sul lato opposto al mozzo interno 2, l’elemento di alloggiamento 7 forma un tratto ad albero cavo 8 che può raccordarsi ad un albero di azionamento formando un unico blocco con esso oppure che può essere ad esso collegato in maniera appropriata, mediante, ad esempio, una saldatura. Nel raccordo fra l’elemento di alloggiamento 7 e il tratto ad albero cavo 8 è ricavato uno scarico 9 a forma di gradino nel quale è inserito un coperchio 10. Il coperchio 10 chiude in tal caso a tenuta il giunto omocinetico 1 rispetto al tratto ad albero cavo 8.

Come si può vedere dalla figura, il coperchio 10 è dotato di una sporgenza 11 centrale che si estende in direzione del mozzo interno 2. Fra questa sporgenza 11 del coperchio 10 e 11 mozzo interno 2 rimane un meato 1 2 per cui il mozzo interno 2 può venire fatto basculare rispetto al mozzo esterno 3 senza che il mozzo interno 2 vada ad urtare il coperchio 10. Il meato 12 deve però venire scelto il più ridotto possibile ed ammonta, ad esempio, a circa 10 mm. Per irrigidirlo nel coperchio 10 sono ricavate diverse nervature 13 ad andamento radiale.

Qualora a causa, ad esempio, di un incidente, sul giunto omocinetico 1 agisca una forza assiale indicata nella figura dalle frecce, il giunto viene distrutto per cui il mozzo interno 2 fissato saldamente al mozzo esterno 3 durante l’esercizio, può venire traslato liberamente nel mozzo esterno 3 in senso assiale. Il mozzo interno 2 a seguito della forza assiale viene spostato di un tratto definito dal meato 12 finché il mozzo interno 2 non va ad aderire alla sporgenza 1 1 del coperchio 10 che quindi forma la superficie di battuta per il mozzo interno 2. A causa dell’elevata rigidezza del coperchio 10 e dal momento che quest’ultimo è fissato in senso assiale nello scarico 9, il mozzo interno 2 non può penetrare ulteriormente nel tratto ad albero cavo 8. Se la forza assiale agente sul giunto omocinetico 1 continua a crescere, l’albero di azionamento non rappresentato conseguentemente si deforma in maniera definita a mo’, ad esempio, di un tubo telescopico. Nel far ciò viene distrutta una grande quantità di energia.

Per mezzo del contorno, del materiale e/o della forma del coperchio 10 pertanto può venire fissata in maniera definita la massima corsa di traslazione che il mozzo interno 2 può percorrere nonché la forza assorbita dal coperchio 10. Così il coperchio 10 può assorbire una forza assiale dovuta, ad esempio, ad un incidente, compresa fra circa 150 kN e 200 kN senza che il mozzo interno 2 possa penetrare nel tratto ad albero cavo 8.

La configurazione del coperchio 10 rappresentata nella figura con una sporgenza 1 1 è scelta in modo che il mozzo interno 2 possa eseguire l’inflessione rispetto al mozzo esterno 3 necessaria per il funzionamento del giunto omocinetico senza che il mozzo interno 2 venga in contatto con la sporgenza 1 1. Un’inflessione del mozzo interno 2 rispetto al mozzo esterno 3 superiore può però venire limitata facendo sì che il mozzo interno 2 vada a battuta contro la sporgenza 11 del coperchio 10 per cui le sfere 5, ad esempio durante il montaggio, non possono fuoriuscire dalle loro scanalature a causa di un’eccessiva inflessione del giunto.

In alternativa al contorno del coperchio 10 e della sporgenza 11 rappresentati, si possono scegliere configurazioni diverse qualsiasi, ad esempio con una sporgenza rettangolare in sezione, purché la corsa di traslazione massima del mozzo interno 2 che si ha in caso di un’elevata forza assiale dovuta ad un incidente, venga mantenuta la più breve possibile.

Claims

Rivendicazioni 1 . Albero di azionamento, in particolare albero longitudinale per motoveicoli presentante almeno un tratto ad albero cavo e almeno un giunto omocinetico il cui mozzo esterno è collegato con il tratto ad albero cavo ed è chiuso a tenuta, rispetto al tratto ad albero cavo, per mezzo di un coperchio, caratterizzato dal fatto che il coperchio e il tratto ad albero cavo sono configurati e disposti in modo che il mozzo interno del giunto omocinetico a causa di una forza assiale dovuta, in particolare, ad un incidente e agente su di esso, non possa penetrare, almeno in misura significativa, nel tratto ad albero cavo.
2. Albero di azionamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il tratto ad albero cavo presenta almeno una zona con caratteristiche di deformazione plastica definite, in particolare a mo’ di un tubo telescopico.
3. Giunto omocinetico in particolare per un albero di azionamento secondo una delle rivendicazioni 1 o 2, avente un mozzo interno, un mozzo esterno, una gabbia situata tra il mozzo interno e il mozzo esterno nella quale sono alloggiate delle sfere che, per trasmettere le coppie, agiscono in piste nel mozzo interno e nel mozzo esterno e avente un coperchio che chiude a tenuta il mozzo esterno, caratterizzato dal fatto che il coperchio definisce una superficie di battuta che limita una traslazione assiale del mozzo interno rispetto al mozzo esterno dovuta, in particolare, ad un incidente.
4. Giunto omocinetico secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il coperchio limita una traslazione assiale del mozzo interno rispetto al mozzo esterno a meno di circa 25 mm, in particolare a meno di circa 15 mm.
5. Giunto omocinetico secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che il coperchio, scegliendo opportunamente la geometria e/o il materiale del coperchio, resiste ad una forza assiale trasmessa dal mozzo interno di almeno 50 kN, in particolare di almeno 100 kN.
6. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che il coperchio presenta una sporgenza rivolta al mozzo interno che forma la superficie di battuta.
7. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, caraterizzato dal fatto che il coperchio, per irrigidirlo, presenta nervature, costole, piegature o simili.
8. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, caraterizzato dal fatto che il coperchio è costituito di un metallo altamente resistente o di una plastica rinforzata, in particolare, con fibre.
9. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni da 3 a 8, caraterizzato dal fatto che il coperchio non pregiudica l’inflessione massima del mozzo interno, rispetto al mozzo esterno, necessaria durante l’esercizio.
10. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni da 3 a 9, caraterizzato dal fatto che il mozzo esterno è abbracciato, almeno a tratti, da un elemento di alloggiamento solidale con esso formante, in particolare, un tratto ad albero cavo e che il coperchio è fissato nell’elemento di alloggiamento.
11 . Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni da 3 a 10, caraterizzato dal fatto che il mozzo interno è collegato con una boccola a formare, in particolare, un unico blocco presentante una dentatura interna per il collegamento solidale con un mozzo del cambio o del differenziale.
12. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni da 3 a 11, caraterizzato dal fatto che nel mozzo interno sono disposte, distribuite alternate, prime e seconde scanalature interne che costituiscono guide complementari, che nel mozzo esterno sono disposte, distribuite alternate, prime e seconde scanalature esterne che costituiscono guide complementari, e che la gabbia è guidata nel mozzo esterno, mentre nella superficie interna del mozzo esterno fra le scanalature esterne sono ricavate, confinanti una all’altra in coppia, prime e seconde superfici di centraggio, le quali prime superfici di centraggio confinano con le prime scanalature esterne e le seconde superfici di centraggio con le seconde scanalature esterne e le prime superfici di centraggio, a partire da una prima estremità, corrono verso la seconda estremità contrapposta e si approssimano quindi all’asse del mozzo esterno mentre le seconde superfici di centraggio, a partire dalla seconda estremità, corrono verso la prima estremità e si approssimano all’asse del mozzo esterno.