Modulo 1.1: “Architettura statica e dinamica del veicolo” Corso di Alta Formazione: ”Progettazione e Sperimentazione di Sistemi e Componenti Avanzati Afferenti.

Presentazione sul tema: "Modulo 1.1: “Architettura statica e dinamica del veicolo” Corso di Alta Formazione: ”Progettazione e Sperimentazione di Sistemi e Componenti Avanzati Afferenti."— Transcript della presentazione:

1 Modulo 1.1: “Architettura statica e dinamica del veicolo” Corso di Alta Formazione: ”Progettazione e Sperimentazione di Sistemi e Componenti Avanzati Afferenti ai Sistemi di Insonorizzazione Interna Veicolo e Rumore di Rotolamento” Anno 2014/2015

2 1.Linea di Trasmissione Gli autoveicoli si avvalgono della spinta motrice Xm generata per aderenza tra ruote e suolo.Con K = numero ruote motrici. Con Zi carico verticale su ciascuna ruota Come si è visto nella precedente presentazione il valore del coefficiente di Aderenza non può superare un max dipendente da fattori come le condizioni ed il tipo di suolo, le condizioni atmosferiche e il tipo di pneumatico, i materiali, che lo compongono, la presenza di forze trasversali, etc…. Per questo motivo la spinta motrice non può superare il valore X mmax = μ xmax *Z m con Z m carico verticale totale su ruote motrici

3 1.Linea di Trasmissione La Potenza Motrice è trasmessa alle ruote come Potenza Utile alle ruote mediante la linea di Trasmissione e risulta: Nu=  *NmCon  = rendimento della trasmissione Le ruote girano ad una velocità proporzionale a quella del motore data da:  Ruote = (  Motore )/  con  = rapporto di trasmissione globale.  è il prodotto del rapporto di trasmissione inserito al cambio e del rapporto al ponte. Il sistema di trasmissione è composto da:  Un organo di avviamento (la frizione) per coprire il campo di velocità fra 0 e V min (il motore ha un regime di minimo).  Il Cambio per poter variare il rapporto di trasmissione fra il motore e le ruote  Un ripartitore di coppia (il differenziale) fra le ruote motrici quando sono più di una.

4 1.Linea di Trasmissione Gli organi della linea di trasmissione possono essere disposti in tre modi tipici: A.MATP (Motore Anteriore Trazione Posteriore)

5 1.Linea di Trasmissione Gli organi della linea di trasmissione possono essere disposti in tre modi tipici: A.MATA (Motore Anteriore Trazione Anteriore)

6 1.Linea di Trasmissione Gli organi della linea di trasmissione possono essere disposti in tre modi tipici: A.MATA (Motore Anteriore Trazione Anteriore)

7 1.Linea di Trasmissione Gli organi della linea di trasmissione possono essere disposti in tre modi tipici: A.MATA (Motore Anteriore Trazione Anteriore) Nei casi di MATA con motore trasversale, il verso di rotazione del motore è generalmente ma non sempre concorde con quello delle ruote.

8 1.Linea di Trasmissione Gli organi della linea di trasmissione possono essere disposti in tre modi tipici: A.MPTP (Motore Posteriore Trazione Posteriore)

9 1.Linea di Trasmissione - Frizione La frizione Monodisco a secco consta delle seguenti parti principali:  Volano E, collegato rigidamente all’albero motore P, conduttore della frizione.  Meccanismo F, rotante alla stessa velocità angolare del volano.  Disco G, collegato con l’albero condotto della frizione T  Comando, che dal pedale del guidatore attua l’innesto/disinnesto tramite il reggispinta I

10 1.Linea di Trasmissione - Frizione Materiale attualmente utilizzato: Sinterizzati a base di polvere di grafite al bronzo, miscelata con diversi metalli come acciaio e additivi.

11 1.Linea di Trasmissione - Frizione Materiale attualmente utilizzato: Sinterizzati a base di polvere di grafite al bronzo, miscelata con diversi metalli come acciaio e additivi.

12 1.Linea di Trasmissione - Frizione

13

14 Comando a Filo o Idraulico.

15 1.Linea di Trasmissione - Frizione Comando a Filo o Idraulico.

16 1.Linea di Trasmissione - Frizione Componenti: Volano. Il Volano riduce l’irregolarità periodica  del motore espressa come: In un motore 4 cilindri il momento d’inerzia del volano è 5-6 volte maggiore di quello delle altre masse rotanti. In figura: Irregolarità periodica (del motore In funzione della velocità di rotazione e del Numero di cilindri)

17 1.Linea di Trasmissione - Frizione Componenti: Meccanismo Il Meccanismo utilizza una molla a tazza in virtù della buona caratteristica carichi/deformazioni. Carico di Progetto all’inizio del tratto discendente della molla. Ciò per tenere conto dell’usura, che fa Lavorare la molla con minori deformazioni. U=usura delle guarnizioni del disco. Max coppia trasmissibile

18 1.Linea di Trasmissione - Frizione Componenti: Meccanismo Caratteristica carico deformazione Molla lineare ed a tazza.

19 1.Linea di Trasmissione - Frizione Componenti: Meccanismo In alcune frizioni si usano molle elicoidali. Infulcramento della Molla a Diaframma.

20 1.Linea di Trasmissione - Frizione Componenti: Dischi con o senza Parastrappi

21 2.Linea di Trasmissione - Cambio Definizione: è una scatola ad ingranaggi comprendente almeno un albero in ingresso o Conduttore ed un albero in uscita o Condotto. Gli assi degli alberi sono denominati come “Primario” e “Secondario”. I cambi si dividono in due grandi categorie:  A comando manuale  Automatici o semiautomatici Tra quelli manuali i tipi utilizzati sono: Con secondario di rinvio (Lancia K) Con secondario a controalbero In entrambi i casi gli ingranaggi accoppiati sono sempre in presa. La condizione di Folle, come si realizza?

22 2.Linea di Trasmissione - Cambio Con Secondario di Rinvio Gli Ingranaggi del primario sono in pezzo con l’albero ad eccezione degli ingranaggi: IV, V e VI  Sincroniz. SIII e SV Sul Secondario I e II  Sincroniz. SI RM è realizzata mediante un terzo ingranaggio sempre folle che viene fatto scorrere assialmente per accoppiarlo contemporaneamente con altri due ingranaggi (cilindrici ma non necessariamente a denti dritti), calettati su primario e secondario.

23 2.Linea di Trasmissione - Cambio RM è realizzata mediante un terzo ingranaggio sempre folle che viene fatto scorrere assialmente per accoppiarlo contemporaneamente con altri due ingranaggi (cilindrici ma non necessariamente a denti dritti), calettati su primario e secondario.

24 2.Linea di Trasmissione - Cambio All’innesto della RM provvede una forcella 12, che si impegna su un collare 16 di cui è dotato l’ingranaggio folle 15. La forcella è mobile assialmente grazie al catenaccio 18 scorrevole nella stessa direzione degli assi degli alberi. Il catenaccio reca un incavo sul quale si impegna l’estremo della leva del cambio azionata dal conducente. Se la scatola cambio non è a fianco del conducente (esempio MATA con motore trasversale) allora cinematismo di innesto + complesso.

25 2.Linea di Trasmissione - Cambio Per scatole cambio lontane dalla leva di comando.

26 2.Linea di Trasmissione - Cambio Cambio 4 marce con secondario a “controalbero” di una Suzuki. Albero Conduttore e Condotto sono Coassiali. Sul controalbero prima riduzione di velocità  ’ (ruote 3 e 5)  ’’ rapporto tra ruota controalbero e ruote folli dell’ albero condotto.

27 2.Linea di Trasmissione - Cambio Rendimenti. Nel cambio con secondario a controalbero rendimento nei vari rapporti  i =  ’*  ”  0,92. Con  ’=  ”=0,96. rendimento in presa diretta  0,99 (perdite secondario, che ora sono ruote non di potenza, dovute a perdite di trasmissione e sbattimento lubrificante). Nel cambio a secondario di rinvio in ogni marcia  i  0,96.

28 2.Linea di Trasmissione - Cambio Gli alberi del cambio sono supportati da cuscinetti radiali di rotolamento: sono generalmente due per ogni albero. Soluzione 1: un cuscinetto a sfere su gole oblique + uno a rulli cilindrici (quest’ultimo nel supporto più sollecitato radialmente). Soluzione 2: cuscinetti a elementi conici ovunque. Due controalberi secondari diametralmente opposti rispetto al primario in corrispondenza delle sezioni lontane dai supporti.

29 2.Linea di Trasmissione - Cambio Gli alberi secondari del cambio possono essere raddoppiati anche nei cambi con secondario di rinvio. In questo caso i due pignoni si impegnano entrambi sulla corona del” rinvio fisso”. Questo schema è consigliabile per la sua compattezza assiale sulle vetture MATA con motore trasversale in cui gli alberi del gruppo motore-frizione-cambio sono coassiali.

30 3.Linea di Trasmissione - Sincronizzatori Alla velocità V del veicolo il secondario avrà velocità pari a  t=  p *(V/Ro)  p rapporto di trasmissione al ponte (cioè fra secondario e ruote) Quando si esegue la cambiata  ci   c(i+i), la velocità del secondario deve variare da  t*  c   t*  c+i cioè di  =  p*(V/Ro)* (  ci-  c(i+i)) Per produrre questa variazione di velocità ci vuole una coppia di sincronizzazione.

31 3.Linea di Trasmissione - Sincronizzatori

32 4.Linea di Trasmissione - Riduzione al Ponte Generalmente l’albero di trasmissione ha direzione longitudinale mentre gli assali motori sono disposti trasversalmente rispetto alla vettura per cui per collegarli è necessario una coppia ad angolo. Si sfrutta questo rinvio per localizzare un rapporto fisso così da limitare la dimensione della scatola del cambio. Nel caso di cambio con presa diretta presso la coppia al ponte si realizza il rapporto base fornito da: con D r diametro di rotolamento, n max regime del motore a cui si realizza la V max Se non vi è la presa diretta in genere il rapporto al ponte è compreso tra 3 e 4. Nei veicoli da carico con rapporti fino a 18-20, per non avere ingombri eccessivi della corona, si utilizzano rapporti a più salti costituiti da una coppia conica, seguita da una cilindrica a dentatura elicoidale.

33 4.Linea di Trasmissione - Riduzione al Ponte Per disporre di un numero doppio di rapporti, si usa realizzare la coppia al ponte non solo a doppia riduzione ma spesso anche a due velocità, disponendo a valle della corona conica due salti, selezionabili attraverso l’impiego di collari scorrevoli o sincronizzatori. Generalmente la coppia conica realizza un rinvio a 90°, non di rado, ad esempio nel caso degli autobus, detto rinvio presenta angoli inferiori per particolari posizioni del gruppo motore-cambio.

34 5.Linea di Trasmissione - Differenziale Consideriamo un veicolo di carreggiata 2h, che percorre una curva di raggio R con velocità tangenziale V 0, riferita al punto di intersezione del piano longitudinale di simmetria con l’asse delle dure ruote motrici A e B. Le velocità angolari delle due ruote devono essere diverse tra loro e pari a: Da ciò scaturisce che non è possibile collegare rigidamente le ruote motrici alla trasmissione poiché ciò comporterebbe per qualsiasi raggio di curvatura della traiettoria l’uguaglianza tra le velocità angolari e quindi di conseguenza strisciamenti e torsioni sui pneumatici ed assali. Né si può pensare all’impiego di una sola ruota traente!  Coppia d’Imbardata Quindi bisogna consentire  A   B nel campo delle curve percorribili in ragione dei cinematismi di sterzo e delle velocità massimi compatibili.

35 5.Linea di Trasmissione - Differenziale

36 Ciò si ottiene mediante rotismi epicicloidali ad un movente, caratterizzati da un rapporto di trasmissione negativo del rotismo reso ordinario. Formule di Willis (si ottengono dalla definizione del rapporto di trasmissione del rotismo reso ordinario): Ipotizzando rendimento unitario del differenziale detti M, Ma e Mb i momenti applicati a al movente e ai due conducenti, in virtù dell’equilibrio del gruppo e per la conservazione dell’energia si ha:

37 5.Linea di Trasmissione - Differenziale Da cui si ha Nei differenziali auto risulta  = 1 da cui si ha per le precedenti: Differenziale Autobloccante

38 5.Linea di Trasmissione - Differenziale