IT201700010400A1

IT201700010400A1 - PUMP UNIT WITH ELECTRIC DRIVE AND MECHANICAL DRIVE

Info

Publication number: IT201700010400A1
Application number: IT102017000010400A
Authority: IT
Inventors: Marco Pedersoli; Alfonso Surace
Original assignee: Ind Saleri Italo Spa
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-07-31
Also published as: CN210622915U; WO2018142251A1; DE212018000135U1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda un gruppo pompa per un impianto di raffreddamento di un veicolo, preferibilmente per il raffreddamento di un motore, ad esempio a combustione interna. The present invention relates to a pump assembly for a vehicle cooling system, preferably for cooling an engine, for example with internal combustion.

Come è noto, durante il normale utilizzo di un motore, è opportuno variare l’intensità dell’azione di raffreddamento. Ad esempio, è opportuno un raffreddamento intenso quando il motore lavora a pieno regime o in condizioni di traino o su una strada in salita o con temperature ambientali elevate. Invece, in altre condizioni di utilizzo è opportuno che il raffreddamento non sia accentuato, ad esempio all’avviamento del motore o al termine dell’utilizzo. Nello stato della tecnica sono note pompe di raffreddamento nelle quali è stata affrontata tale necessità. As is known, during normal use of an engine, it is advisable to vary the intensity of the cooling action. For example, intense cooling is desirable when the engine is running at full throttle or in towing conditions or on a steep road or in high ambient temperatures. Instead, in other conditions of use it is advisable that the cooling is not accentuated, for example when starting the engine or at the end of use. In the state of the art cooling pumps are known in which this need has been met.

Sono infatti note pompe di raffreddamento per veicoli ad azionamento elettrico, nelle quali mediante un azionamento elettrico è regolata la velocità di rotazione della girante e dunque è regolato il quantitativo di liquido refrigerante da essa movimentato in circolo nell’impianto di raffreddamento. In fact, cooling pumps for electrically operated vehicles are known, in which the rotational speed of the impeller is regulated by an electric drive and therefore the amount of coolant moved by it in circulation in the cooling system is regulated.

Purtroppo, tali pompe, sebbene siano estremamente versatili nella loro applicazione e nelle possibilità di gestione della rotazione grazie al controllo elettronico dedicato, hanno tipicamente basse potenze di erogazione, limitate dalla potenza elettrica messa a disposizione dall’impianto elettrico del veicolo. Unfortunately, these pumps, although they are extremely versatile in their application and in the possibilities of managing rotation thanks to the dedicated electronic control, typically have low supply power, limited by the electrical power made available by the vehicle's electrical system.

Inoltre, tali pompe non presentano la caratteristica di “fail-safe” in caso di guasto, ossia la possibilità di funzionare in una configurazione d’emergenza quando il motore elettrico ha subito una rottura. Furthermore, these pumps do not have the "fail-safe" feature in the event of a fault, ie the ability to operate in an emergency configuration when the electric motor has suffered a breakdown.

Sono anche note pompe ad azionamento meccanico in cui la rotazione della girante è legata al numero di giri del motore a combustione interna; in tali soluzioni, la regolazione del quantitativo di liquido refrigerante è demandato ad appositi elementi di regolazione, posti a monte o a valle della girante, adatti a cambiare una sezione di passaggio del circuito variando così la portata di liquido refrigerante. Mechanically operated pumps are also known in which the rotation of the impeller is linked to the number of revolutions of the internal combustion engine; in these solutions, the regulation of the quantity of refrigerant liquid is delegated to special regulation elements, placed upstream or downstream of the impeller, suitable for changing a passage section of the circuit thus varying the flow rate of the refrigerant liquid.

Purtroppo, tali soluzioni sebbene siano adatte ad erogare elevate potenze risultando particolarmente affidabili, hanno una gestione del raffreddamento meno versatile, legata al regime del motore e alle caratteristiche dell’elemento di regolazione, e sono tipicamente sovradimensionate. Inoltre, in una configurazione “post-run”, ossia a motore spento, non è eseguito alcun raffreddamento. Unfortunately, although these solutions are suitable for delivering high power and are particularly reliable, they have less versatile cooling management, linked to the engine speed and the characteristics of the regulating element, and are typically oversized. Furthermore, in a “post-run” configuration, ie with the engine off, no cooling is performed.

In ultimo, sono anche note pompe ad azionamento duale, ossia comprendenti sia un azionamento elettrico che un azionamento meccanico. Lastly, dual-drive pumps are also known, i.e. they comprise both an electric drive and a mechanical drive.

Purtroppo, tali pompe presentano una gestione dei due azionamenti particolarmente complessa, così come una struttura articolata ed ingombrante. Unfortunately, these pumps have a particularly complex management of the two drives, as well as an articulated and bulky structure.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un gruppo pompa per un impianto di raffreddamento di un veicolo, ad esempio per un motore a combustione interna, che soddisfi le esigenze di cui si è detto, superando gli inconvenienti menzionati. In altre parole, lo scopo è quello di fornire un gruppo pompa ad azionamento duale, nel quale è semplificata la gestione dei due azionamenti e risulti dotato di una struttura semplice e compatta. The object of the present invention is to provide a pump unit for a vehicle cooling system, for example for an internal combustion engine, which satisfies the above mentioned requirements, overcoming the aforementioned drawbacks. In other words, the purpose is to provide a dual-drive pump unit, in which the management of the two drives is simplified and has a simple and compact structure.

Tale scopo è raggiunto da un gruppo pompa realizzato in accordo con la rivendicazione 1. Le rivendicazioni da questa dipendenti si riferiscono a varianti di realizzazione preferite, aventi ulteriori aspetti vantaggiosi. This object is achieved by a pump assembly made in accordance with claim 1. The claims dependent on it refer to preferred embodiments, having further advantageous aspects.

L’oggetto della presente invenzione è di seguito descritto nel dettaglio, con l’ausilio delle tavole allegate, in cui: The object of this invention is described in detail below, with the help of the attached tables, in which:

- le figure 1a e 1b mostrano due viste in prospettiva a parti separate del gruppo pompa oggetto della presente invenzione, in accordo con una possibile forma di realizzazione; Figures 1a and 1b show two perspective views with separate parts of the pump assembly object of the present invention, in accordance with a possible embodiment;

- la figura 2 illustra una vista in sezione longitudinale del gruppo pompa di cui alle figure 1a e 1b, in accordo con una forma preferita di realizzazione. Figure 2 illustrates a longitudinal section view of the pump unit of Figures 1a and 1b, according to a preferred embodiment.

Con riferimento alle tavole suddette, con il numero di riferimento 1 si è contraddistinto, nella sua totalità, un gruppo pompa per un impianto di raffreddamento di un motore, preferibilmente a combustione interna. With reference to the above tables, the reference number 1 denotes, in its entirety, a pump unit for a cooling system of an engine, preferably with internal combustion.

Il gruppo pompa 1 oggetto della presente invenzione comprende una girante 2 ruotabile attorno ad un asse X-X in maniera tale che alla rotazione della girante 2 corrisponde la movimentazione di un predefinito quantitativo di liquido refrigerante nel circuito. The pump unit 1 object of the present invention comprises an impeller 2 rotatable around an X-X axis in such a way that the rotation of the impeller 2 corresponds to the movement of a predefined quantity of refrigerant liquid in the circuit.

Preferibilmente, la girante 2 è di tipo radiale, ossia prevede che il flusso di liquido in ingresso abbia una direzione complessiva sostanzialmente assiale e il flusso di liquido in uscita abbia una direzione radiale. Preferably, the impeller 2 is of the radial type, ie it provides that the incoming liquid flow has a substantially axial overall direction and the outgoing liquid flow has a radial direction.

Il gruppo pompa 1 prevede un azionamento duale, ossia la girante 2 è azionabile sia meccanicamente che elettricamente. A tale scopo, il gruppo pompa 1 comprende un azionamento meccanico 3 e un azionamento elettrico 4. The pump unit 1 provides for a dual drive, ie the impeller 2 can be operated both mechanically and electrically. For this purpose, the pump assembly 1 comprises a mechanical drive 3 and an electric drive 4.

Nello specifico, il gruppo pompa 1 comprende un albero girante 20 che si estende lungo l’asse X-X e sul quale è montata solidalmente la girante 2 preferibilmente ad una sua estremità girante 22; alla rotazione comandata dell’albero girante 20 corrisponde la rotazione della girante 2. Specifically, the pump unit 1 comprises an impeller shaft 20 which extends along the X-X axis and on which the impeller 2 is mounted integrally, preferably at one of its impeller ends 22; the controlled rotation of the impeller shaft 20 corresponds to the rotation of the impeller 2.

In accordo con la presente invenzione, l’azionamento meccanico 3 e l’azionamento elettrico 4 sono operativamente connessi all’albero girante 2 per comandarne la velocità di rotazione. Come di seguito ampiamente descritto l’azionamento meccanico 3 e l’azionamento elettrico 4 sono operativamente connessi all’albero girante 2 rispettivamente mediante un primo innesto unidirezionale 51 e un secondo innesto unidirezionale 52. In accordance with the present invention, the mechanical drive 3 and the electric drive 4 are operationally connected to the impeller shaft 2 to control the rotation speed. As fully described below, the mechanical drive 3 and the electric drive 4 are operationally connected to the impeller shaft 2 respectively by means of a first unidirectional coupling 51 and a second unidirectional coupling 52.

In accordo con la presente invenzione, l’albero girante 2 comprende un’estremità meccanica 23 operativamente connessa con l’azionamento meccanico 3, opposta all’estremità girante 22. In aggiunta, l’albero comprende una porzione elettrica 24 localizzata tra l’estremità girante 22 e l’estremità meccanica 23 operativamente connessa all’azionamento elettrico 4. In particolare, il gruppo pompa 1 comprende un albero meccanico 30 ruotabile dall’azionamento meccanico 3 ed operativamente connesso alla girante 2, ed in particolare alla sua estremità meccanica 23. Preferibilmente, detto albero meccanico 30 si estende lungo l’asse X-X. In accordance with the present invention, the impeller shaft 2 comprises a mechanical end 23 operatively connected with the mechanical drive 3, opposite the impeller end 22. In addition, the shaft comprises an electrical portion 24 located between the impeller 22 and the mechanical end 23 operatively connected to the electric drive 4. In particular, the pump assembly 1 comprises a mechanical shaft 30 rotatable by the mechanical drive 3 and operatively connected to the impeller 2, and in particular to its mechanical end 23. Preferably, said mechanical shaft 30 extends along the X-X axis.

In altre parole, l’albero meccanico 30 comprende un’estremità di impegno 32 operativamente connessa con l’estremità meccanica 23 dell’albero girante 20 mediante il primo innesto unidirezionale 51. In other words, the mechanical shaft 30 includes an engagement end 32 operatively connected with the mechanical end 23 of the impeller shaft 20 by means of the first unidirectional coupling 51.

In una forma preferita di realizzazione, l’estremità di impegno 32 comprende un alloggiamento albero 320 nella quale sono alloggiati l’estremità meccanica 23 e il primo innesto unidirezionale 51. Tale forma di realizzazione, risulta estremamente vantaggiosa in una configurazione di gruppo pompa in cui l’albero meccanico ha dimensioni, ed in particolare diametro, maggiori rispetto a quelle dell’albero girante. Sono tuttavia prevedibili eventuali soluzioni in cui è l’albero girante ad alloggiare l’estremità di impegno dell’albero meccanico e il primo innesto unidirezionale. In a preferred embodiment, the engagement end 32 comprises a shaft housing 320 in which the mechanical end 23 and the first unidirectional coupling 51 are housed. This embodiment is extremely advantageous in a pump assembly configuration in which the mechanical shaft has dimensions, and in particular diameter, larger than those of the impeller shaft. However, possible solutions are foreseeable in which the impeller shaft houses the engagement end of the mechanical shaft and the first unidirectional coupling.

In una forma preferita di realizzazione, l’azionamento meccanico 3 comprende una puleggia 300 per una cinghia di trasmissione collegata, ad esempio tramite una catena cinematica, all’albero motore. Preferibilmente, l’albero meccanico 30 comprende un’estremità di comando 33 opposta all’estremità di impegno 32 sulla quale è montata la puleggia 300. In a preferred embodiment, the mechanical drive 3 comprises a pulley 300 for a transmission belt connected, for example through a kinematic chain, to the drive shaft. Preferably, the mechanical shaft 30 comprises a drive end 33 opposite the engagement end 32 on which the pulley 300 is mounted.

Preferibilmente, la puleggia 300 è una puleggia elettromagnetica. Nella forma di realizzazione con puleggia elettromagnetica, questa è normalmente in presa e solo quando viene attivata (ossia la bobina in essa compresa viene eccitata elettricamente) il meccanismo di sgancio provvede a disimpegnare la puleggia dall’albero meccanico 300. Preferably, the pulley 300 is an electromagnetic pulley. In the embodiment with electromagnetic pulley, this is normally engaged and only when it is activated (ie the coil included in it is electrically excited) the release mechanism disengages the pulley from the mechanical shaft 300.

Infatti, preferibilmente, la puleggia elettromagnetica comprende un anello esterno 301 sul quale viene montata la cinghia di trasmissione, un anello interno 302 ed un meccanismo di sgancio intermedio 305 che comprende una bobina intermedia. L’anello interno 302 costituisce, in tale forma di realizzazione, l’anello conduttore operativamente all’albero meccanico 30, il quale mediante il primo innesto unidirezionale 51 è operativamente connesso all’albero girante 2. In fact, preferably, the electromagnetic pulley comprises an outer ring 301 on which the transmission belt is mounted, an inner ring 302 and an intermediate release mechanism 305 which comprises an intermediate reel. The inner ring 302 constitutes, in this embodiment, the operationally conducting ring to the mechanical shaft 30, which by means of the first unidirectional coupling 51 is operationally connected to the impeller shaft 2.

Quando la puleggia elettromagnetica non è eccitata elettricamente, l’anello esterno 301 è solidale in rotazione con l’anello interno 302. Invece, quando la puleggia 300 elettromagnetica viene attivata (ossia la bobina viene eccitata elettricamente) il meccanismo di sgancio 305 provvede a disimpegnare l’anello esterno 301 dall’anello interno 302, così che l’anello esterno 301, pur azionato in rotazione dalla cinghia, non trasmette alcuna rotazione all’anello interno 302 e quindi all’albero meccanico 30. When the electromagnetic pulley is not electrically excited, the outer ring 301 is integral in rotation with the inner ring 302. On the other hand, when the electromagnetic pulley 300 is activated (ie the coil is electrically excited) the release mechanism 305 disengages the outer ring 301 from the inner ring 302, so that the outer ring 301, although driven in rotation by the belt, does not transmit any rotation to the inner ring 302 and therefore to the mechanical shaft 30.

Secondo tale forma preferita di realizzazione, l’anello interno 301 è solidamente connesso all’albero meccanico 30, in particolare alla sua estremità di comando 33. In accordo con una forma preferita di realizzazione, l’azionamento elettrico 4 comprende un motore elettrico 40 comprendente un rotore 41 ed uno statore fisso 42 coassiale al rotore 41. According to this preferred embodiment, the inner ring 301 is solidly connected to the mechanical shaft 30, in particular to its drive end 33. According to a preferred embodiment, the electric drive 4 comprises an electric motor 40 comprising a rotor 41 and a fixed stator 42 coaxial to the rotor 41.

Preferibilmente, detto rotore 41 è montato sull’albero girante 20 operativamente connesso alla sua porzione elettrica 24 per il tramite del secondo innesto unidirezionale 52. Preferably, said rotor 41 is mounted on the impeller shaft 20 operatively connected to its electrical portion 24 through the second unidirectional coupling 52.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il rotore 41 è del tipo con rotore asciutto. According to a preferred embodiment, the rotor 41 is of the dry rotor type.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, il primo innesto unidirezionale 51 comprende un cuscinetto volvente preferibilmente a rullini. Ad esempio, il cuscinetto volvente è del tipo a rulli o rullini, avente corpi volventi posti fra l’anello condotto e l’anello conduttore. In accordance with a preferred embodiment, the first unidirectional clutch 51 comprises a rolling bearing preferably needle roller. For example, the rolling bearing is of the roller or needle type, having rolling bodies placed between the driven ring and the conducting ring.

Preferibilmente, in accordo con una forma preferita di realizzazione, il secondo innesto unidirezionale 52 comprende un cuscinetto volvente comprende un cuscinetto volvente preferibilmente a rullini. Ad esempio, il cuscinetto volvente è del tipo a rulli o rullini, avente corpi volventi posti fra l’anello condotto e l’anello conduttore. Preferably, according to a preferred embodiment, the second one-way clutch 52 comprises a rolling bearing comprises a rolling bearing preferably needle roller. For example, the rolling bearing is of the roller or needle type, having rolling bodies placed between the driven ring and the conducting ring.

In una variante preferita di realizzazione dell’invenzione, inoltre, il primo innesto unidirezionale 51 è integrale, o parte integrante, con l’albero meccanico 30 e il secondo innesto unidirezionale 52 è solidalmente connesso al rotore 41. Preferibilmente, quindi, la rotazione dell’albero girante 20 non influenza la rotazione dell’innesto unidirezionale più lento, ossia l’innesto unidirezionale che non sta trasmettendo il moto rotatorio all’albero. In a preferred embodiment of the invention, moreover, the first unidirectional clutch 51 is integral, or integral part, with the mechanical shaft 30 and the second unidirectional clutch 52 is integrally connected to the rotor 41. Preferably, therefore, the rotation of the The impeller shaft 20 does not affect the rotation of the slower one-way clutch, that is, the one-way clutch which is not transmitting rotary motion to the shaft.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il gruppo pompa 1 comprende un corpo pompa 10 supportante l’albero girante 20 e l’albero meccanico 30. Preferibilmente, il corpo pompa 10 è adatto a supportare e/o contenere al proprio interno l’azionamento meccanico 3 e l’azionamento elettrico 4. Preferibilmente, il corpo pompa 10 comprende una camera girante 120 nella quale è alloggiata la girante 2 e nella quale fluisce, su azione della girante 2, il liquido di raffreddamento entrando attraverso un condotto di ingresso 121 ed uscendo attraverso un condotto di uscita 122. According to a preferred embodiment, the pump unit 1 comprises a pump body 10 supporting the impeller shaft 20 and the mechanical shaft 30. Preferably, the pump body 10 is suitable for supporting and / or containing the mechanical drive inside. 3 and the electric drive 4. Preferably, the pump body 10 comprises an impeller chamber 120 in which the impeller 2 is housed and in which the coolant flows, under the action of the impeller 2, entering through an inlet duct 121 and exiting through an outlet duct 122.

In aggiunta, il corpo pompa 10 comprende una camera d’alloggiamento 100, adiacente alla camera girante 120 (mostrata schematicamente nella figura 2), ma da essa divisa a tenuta. In addition, the pump body 10 comprises a housing chamber 100, adjacent to the impeller chamber 120 (shown schematically in Figure 2), but sealed from it.

Preferibilmente, nella camera d’alloggiamento 100 è alloggiato l’azionamento meccanico 4, ossia il motore elettrico 40. Preferibilmente, infatti, l’albero girante 20 si estende in lunghezza tra le due camere in maniera tale che l’estremità girante 22 sia alloggiata nella camera girante 120 mentre estremità meccanica 23 e la porzione elettrica 24 siano alloggiate nella camera d’alloggiamento 100. Preferably, the mechanical drive 4, i.e. the electric motor 40, is housed in the housing chamber 100. Preferably, in fact, the impeller shaft 20 extends in length between the two chambers in such a way that the impeller end 22 is housed in the impeller chamber 120 while the mechanical end 23 and the electrical portion 24 are housed in the housing chamber 100.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, il corpo pompa 10 comprende una guarnizione dinamica 190 calzata sull’albero girante 20 adatta a separare a tenuta camera girante 120 e camera d’alloggiamento 100. In accordo con una forma preferita di realizzazione, l’azionamento meccanico 3 è montato a sbalzo sul corpo pompa 10, presentando una porzione dell’albero meccanico 30, preferibilmente l’estremità di impegno 32, alloggiata all’interno della camera d’alloggiamento 100. In accordance with a preferred embodiment, the pump body 10 comprises a dynamic seal 190 fitted onto the impeller shaft 20 suitable for sealing off the impeller chamber 120 and the housing chamber 100. In accordance with a preferred embodiment, the mechanical drive 3 is mounted cantilevered on the pump body 10, presenting a portion of the mechanical shaft 30, preferably the engagement end 32, housed inside the housing chamber 100.

In una forma preferita di realizzazione, il corpo pompa 100 comprende un cuscinetto girante 161 e un cuscinetto meccanico 162, a loro volta alloggiati all’interno della cavità d’alloggiamento 100, rispettivamente operativamente connessi all’albero girante 2 e all’albero meccanico 3 per il rispettivo supporto rotazionale. In altre parole, il supporto dell’albero girante 2 e dell’albero meccanico 3 è ottenuto mediante i suddetti due cuscinetti, in aggiunta al reciproco impegno mediante l’innesto unidirezionale. In a preferred embodiment, the pump body 100 comprises an impeller bearing 161 and a mechanical bearing 162, in turn housed inside the housing cavity 100, respectively operatively connected to the impeller shaft 2 and to the mechanical shaft 3 for the respective rotational support. In other words, the support of the impeller shaft 2 and of the mechanical shaft 3 is obtained by means of the aforementioned two bearings, in addition to the mutual engagement by means of the one-way clutch.

In accordo con tale forma di realizzazione del corpo pompa 10, sia l’azionamento meccanico 3 che l’azionamento elettrico 4 sono posti posteriormente alla girante 2. In accordance with this embodiment of the pump body 10, both the mechanical drive 3 and the electric drive 4 are placed behind the impeller 2.

Sono prevedibili ulteriori forme preferite di realizzazione del gruppo pompa 1, tra le quali una forma preferita di realizzazione nella quale il gruppo pompa 1 comprende una valvola di parzializzazione (non mostrata), inseribile nel corpo pompa in modo da trovarsi disposta lungo il condotto di uscita dalla camera girante 120. La valvola è comandabile tramite un attuatore (non illustrato), ad esempio elettrico, oleodinamico o a vuoto, preferibilmente comandabile dal dispositivo di controllo. Le caratteristiche di tale valvola sono illustrate nei documenti EP2534381, EP13188771, EP13801735, WO2015/059586 e BS2014A000171 a nome della Richiedente. Further preferred embodiments of the pump assembly 1 are foreseeable, among which a preferred embodiment in which the pump assembly 1 comprises a throttling valve (not shown), which can be inserted into the pump body so as to be arranged along the outlet duct from the impeller chamber 120. The valve can be controlled by means of an actuator (not shown), for example electric, hydraulic or vacuum, preferably controlled by the control device. The characteristics of this valve are illustrated in documents EP2534381, EP13188771, EP13801735, WO2015 / 059586 and BS2014A000171 in the name of the Applicant.

In aggiunta, secondo ancora una ulteriore forma di realizzazione, il gruppo pompa 1 comprende, a monte della girante 2 nel condotto di entrata, una cartuccia di regolazione (non mostrata) adatta a regolare la quantità di liquido refrigerante verso la girante. Le caratteristiche di detta cartuccia di otturazione sono illustrate ad esempio nel documento WO2015/004548 a nome della Richiedente. In addition, according to a still further embodiment, the pump unit 1 comprises, upstream of the impeller 2 in the inlet duct, a regulation cartridge (not shown) suitable for regulating the quantity of coolant towards the impeller. The characteristics of said shutter cartridge are illustrated for example in document WO2015 / 004548 in the name of the Applicant.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, inoltre, il gruppo pompa 1 comprende un’unità di controllo elettronico per comandare l’azionamento elettrico 4 e/o la puleggia elettromagnetica 300. In accordance with a preferred embodiment, moreover, the pump unit 1 comprises an electronic control unit to control the electric drive 4 and / or the electromagnetic pulley 300.

In accordo con le forme di realizzazione sopra descritte, l’azionamento elettrico 4 e/o l’eventuale puleggia elettromagnetica 300 sono controllati elettronicamente in funzione del verificarsi di talune condizioni durante l’utilizzo del veicolo. In accordance with the embodiments described above, the electric drive 4 and / or any electromagnetic pulley 300 are electronically controlled according to the occurrence of certain conditions during the use of the vehicle.

Ad esempio, in una configurazione in cui la puleggia elettromagnetica non è eccitata e l’azionamento elettrico 4 è disattivato, l’albero girante 20 è movimentato solo mediante la puleggia elettromagnetica 300, che guida in rotazione l’albero meccanico 30 che opera con l’albero girante 2 attraverso il primo innesto unidirezionale 51. For example, in a configuration in which the electromagnetic pulley is not energized and the electric drive 4 is deactivated, the impeller shaft 20 is moved only by means of the electromagnetic pulley 300, which rotates the mechanical shaft 30 which operates with the impeller shaft 2 through the first one-way clutch 51.

In una ulteriore configurazione, ad esempio all’avviamento del veicolo, quando il motore è ancora freddo (configurazione cosiddetta di “warm-up”), la puleggia elettromagnetica 300 è attivata, in modo da disinnestare la sua azione sull’albero meccanico 30 mentre l’azionamento elettrico 4 è lasciato disattivato. Quindi, la girante 2 rimane ferma ed il liquido non circola nel circuito ed il motore procede più velocemente verso il riscaldamento. In a further configuration, for example when starting the vehicle, when the engine is still cold (so-called "warm-up" configuration), the electromagnetic pulley 300 is activated, so as to disengage its action on the mechanical shaft 30 while the electric drive 4 is left deactivated. Therefore, the impeller 2 remains stationary and the liquid does not circulate in the circuit and the motor proceeds faster towards heating.

Secondo un ulteriore esempio, in condizioni di carico elevato, ad esempio quando il veicolo trascina un traino oppure affronta una strada in salita, tipicamente a bassa velocità (per cui, con bassi giri del motore), l’azionamento elettrico 4 viene attivato in modo tale che il rotore 41 sia in rotazione ad una velocità di rotazione maggiore di quella indotta dall’azionamento meccanico 3 e dall’albero meccanico 300, inducendo quindi l’albero girante 20 attraverso il secondo innesto unidirezionale 52 a ruotare alla velocità indotta dal rotore 41. Vantaggiosamente, in tale configurazione, il primo innesto unidirezionale 51 svincola in rotazione la girante 2 dall’albero meccanico 300 diminuendo le masse trascinate in rotazione dall’azionamento elettrico 4. According to a further example, in conditions of high load, for example when the vehicle is pulling a tow or is tackling an uphill road, typically at low speed (for which, with low engine revolutions), the electric drive 4 is activated in a such that the rotor 41 is rotating at a rotation speed greater than that induced by the mechanical drive 3 and by the mechanical shaft 300, thus causing the impeller shaft 20 through the second one-way clutch 52 to rotate at the speed induced by the rotor 41 Advantageously, in this configuration, the first unidirectional clutch 51 releases the impeller 2 in rotation from the mechanical shaft 300, reducing the masses driven into rotation by the electric drive 4.

Secondo un ulteriore esempio, al termine dell’utilizzo del veicolo, se il liquido refrigerante è ancora molto caldo, l’azionamento elettrico 4 viene attivato in modo mantenere in rotazione l’albero girante 2 (tale fase è quindi quella denominata di “post run”). In tal modo, la girante 2 ruota ad una predefinita velocità di rotazione, mentre l’azionamento meccanico 3 è del tutto inattivo, poiché il motore del veicolo è fermo. Nello specifico, ad esempio, la puleggia elettromagnetica non è eccitata, non risultando necessaria alla movimentazione dell’albero di rotazione. Anche in tal caso, il primo innesto unidirezionale 51 svincola in rotazione la girante 2 dall’albero meccanico 300 diminuendo le masse trascinate in rotazione dall’azionamento elettrico 4. According to a further example, at the end of the use of the vehicle, if the coolant is still very hot, the electric drive 4 is activated to keep the impeller shaft 2 in rotation (this phase is therefore the one called "post run "). In this way, the impeller 2 rotates at a predefined rotation speed, while the mechanical drive 3 is completely inactive, since the vehicle engine is stopped. Specifically, for example, the electromagnetic pulley is not excited, not being necessary for the movement of the rotation shaft. Also in this case, the first unidirectional clutch 51 releases the impeller 2 in rotation from the mechanical shaft 300, decreasing the masses driven into rotation by the electric drive 4.

In generale, quindi, l’azionamento elettrico 4 viene attivato ogni volta che sia necessario incrementare la capacità di raffreddamento, indipendentemente dall’azionamento meccanico 3, vincolato al regime motore. In general, therefore, the electric drive 4 is activated whenever it is necessary to increase the cooling capacity, regardless of the mechanical drive 3, bound to the engine speed.

Ad esempio, in una forma di realizzazione in cui il gruppo pompa 1 comprende un azionamento meccanico 3 che presenta una “puleggia classica”, di tipo meccanico, quindi non comandabile elettronicamente, e la sopra descritta valvola di parzializzazione, nella sopra descritta fase di “warm-up”, nella quale il motore è ancora freddo ed è desiderato ottenerne un riscaldamento più veloce possibile, il quantitativo di liquido di raffreddamento in circolo è regolato mediante il comando del posizionamento della valvola di parzializzazione. For example, in an embodiment in which the pump unit 1 comprises a mechanical drive 3 which has a "classic pulley", of the mechanical type, therefore not electronically controllable, and the above-described capacity control valve, in the above-described " warm-up ”, in which the engine is still cold and it is desired to heat it up as fast as possible, the quantity of coolant in circulation is regulated by controlling the positioning of the capacity control valve.

Innovativamente, il gruppo pompa oggetto della presente invenzione soddisfa le esigenze di raffreddamento del motore e supera gli inconvenienti di cui si è detto. In primo luogo, vantaggiosamente, il gruppo pompa secondo l’invenzione è molto flessibile, in quanto risponde alle esigenze di raffreddamento del veicolo in funzione dell’effettiva richiesta e non in funzione del regime motore o della disponibilità di potenza elettrica dell’impianto. Vale a dire che, vantaggiosamente, il gruppo pompa risulta essere particolarmente adatto a gestire nella sua interezza il quantitativo di liquido di raffreddamento nell’impianto di raffreddamento, ad esempio gestendo il raffreddamento di ulteriori componenti del veicolo oltre al motore, come ad esempio il gruppo turbo, ovviando alla necessità di avere specifiche pompe elettriche che movimentano i predefiniti quantitativi di liquido di raffreddamento in tali componenti, permettendo di guadagnare ulteriore spazio nel vano motore. Innovatively, the pump assembly object of the present invention satisfies the cooling needs of the engine and overcomes the drawbacks mentioned above. First, advantageously, the pump unit according to the invention is very flexible, as it responds to the cooling needs of the vehicle according to the actual demand and not according to the engine speed or the availability of electrical power of the system. That is to say that, advantageously, the pump unit is particularly suitable for managing the quantity of coolant in the cooling system in its entirety, for example by managing the cooling of further vehicle components in addition to the engine, such as the unit turbo, obviating the need to have specific electric pumps that move the predefined quantities of coolant in these components, allowing you to gain additional space in the engine compartment.

Inoltre, vantaggiosamente, il gruppo pompa risulta essere particolarmente compatto e di dimensioni contenute, risultando particolarmente adatto a trovare alloggio nel vano motore di un autoveicolo. Furthermore, advantageously, the pump assembly is particularly compact and of limited size, making it particularly suitable for housing in the engine compartment of a motor vehicle.

Ad esempio, vantaggiosamente, la girante (e la camera girante con la voluta) risulta più compatta e non sovradimensionata, ed operante sempre in condizioni di rendimento ottimale rispetto ai gruppi pompa noti, ove la girante è sovente sovradimensionata per compensare la scarsa flessibilità delle pompe meccaniche e le limitate potenze delle pompe elettriche. For example, advantageously, the impeller (and the impeller chamber with the volute) is more compact and not oversized, and always operating in conditions of optimal efficiency compared to known pump groups, where the impeller is often oversized to compensate for the poor flexibility of the pumps. mechanical and limited power of electric pumps.

Un ulteriore aspetto vantaggioso consta nel fatto che il gruppo pompa richiede un numero contenuto di tenute dinamiche: nello specifico è necessaria solo una tenuta dinamica necessaria a dividere solo la camera girante dalla camera d’alloggiamento. Vantaggiosamente, il motore elettrico del gruppo pompa oggetto della presente invenzione è prevedibile del tipo a rotore asciutto, dotato di un ridotto traferro adatto a raggiungere un’elevata efficienza elettrica (rispetto ai motori elettrici con rotore bagnato). Vantaggiosamente, quindi il motore elettrico non presenta attriti dovuti alla presenza di liquido di raffreddamento e quindi il suo funzionamento non è inficiato dall’effetto di freno idrodinamico del liquido di raffreddamento. A further advantageous aspect consists in the fact that the pump unit requires a limited number of dynamic seals: specifically, only a dynamic seal is needed to divide only the impeller chamber from the housing chamber. Advantageously, the electric motor of the pump group object of the present invention is expected to be of the dry rotor type, equipped with a reduced air gap suitable for achieving high electrical efficiency (compared to electric motors with wet rotor). Advantageously, therefore, the electric motor has no friction due to the presence of coolant and therefore its operation is not affected by the hydrodynamic brake effect of the coolant.

Vantaggiosamente, la tenuta dinamica compresa nel corpo pompa è di dimensioni compatte dovendo affrontare un’azione di bassa intensità dovuta agli attriti. Advantageously, the dynamic seal included in the pump body is compact in size, having to face a low intensity action due to friction.

Vantaggiosamente, la progettazione dell’azionamento meccanico e dell’azionamento elettrico risultano essere estremamente semplificate ed ottimizzabili dal progettista; vantaggiosamente, la puleggia elettromagnetica, se prevista, non richiede particolari aggiornamenti progettuali; vantaggiosamente, il rotore del motore elettrico è montato direttamente sull’albero girante, senza necessitare di appositi cuscinetti schermati, andando quindi a limitare gli ingombri assiali del rotore. Advantageously, the design of the mechanical drive and the electric drive are extremely simplified and optimized by the designer; advantageously, the electromagnetic pulley, if provided, does not require particular design updates; advantageously, the rotor of the electric motor is mounted directly on the impeller shaft, without the need for special shielded bearings, thus limiting the axial dimensions of the rotor.

Inoltre, vantaggiosamente, il passaggio dall’azionamento elettrico all’azionamento meccanico e viceversa è gestito meccanicamente dagli innesti unidirezionali. Pertanto, vantaggiosamente, la gestione elettronica del gruppo pompa è molto semplice. Furthermore, advantageously, the transition from electric drive to mechanical drive and vice versa is mechanically managed by the one-way clutches. Therefore, advantageously, the electronic management of the pump group is very simple.

Vantaggiosamente, il gruppo pompa è in grado di evitare l’azione di raffreddamento, nonostante il motore sia in marcia, quando, ad esempio in condizioni di “warm-up”, sia opportuno riscaldare il motore. In un ulteriore aspetto vantaggioso, il gruppo pompa presenta la caratteristica di “fail-safe”; infatti, in caso di un guasto dell’azionamento elettrico il gruppo pompa, grazie all’azionamento meccanico e al secondo innesto unidirezionale, continua a garantire la movimentazione della girante. Secondo un ulteriore aspetto vantaggioso, il gruppo pompa è operativo in condizioni “post-run”, ossia a motore spento. Vantaggiosamente, in condizioni di “post-run”, è possibile evitare di alimentare elettricamente la puleggia elettromagnetica risparmiando energia elettrica. Advantageously, the pump unit is able to avoid the cooling action, despite the engine running, when, for example in "warm-up" conditions, it is advisable to warm up the engine. In a further advantageous aspect, the pump group has the "fail-safe" feature; in fact, in the event of an electrical drive failure, the pump unit, thanks to the mechanical drive and the second unidirectional coupling, continues to ensure the movement of the impeller. According to a further advantageous aspect, the pump group is operative in "post-run" conditions, ie with the engine off. Advantageously, in "post-run" conditions, it is possible to avoid electrically powering the electromagnetic pulley, saving electricity.

Inoltre, la catena cinematica tra azionamento meccanico, azionamento elettrico e girante è estremamente semplificata. Furthermore, the kinematic chain between mechanical drive, electric drive and impeller is extremely simplified.

Vantaggiosamente, il primo innesto unidirezionale consente, in una configurazione in cui la girante è portata in rotazione dall’azionamento elettrico, di azzerare gli attriti dovuti alla parte meccanica, non ci sono quindi assorbimenti energetici ad esempio della puleggia o dei cuscinetti ivi previsti. In aggiunta, vantaggiosamente, il secondo innesto unidirezionale consente, in una configurazione in cui la girante è portata in rotazione dall’azionamento meccanico, che il rotore non sia trascinato in rotazione dall’albero; non si producono pertanto attriti magnetici (né l’assieme rotore-statore lavora da generatore elettrico). Advantageously, the first unidirectional clutch allows, in a configuration in which the impeller is rotated by the electric drive, to zero the friction due to the mechanical part, there is therefore no energy absorption, for example of the pulley or of the bearings provided therein. In addition, advantageously, the second unidirectional clutch allows, in a configuration in which the impeller is rotated by the mechanical drive, that the rotor is not driven into rotation by the shaft; therefore no magnetic friction is produced (nor does the rotor-stator assembly work as an electric generator).

Inoltre, vantaggiosamente, il primo innesto unidirezionale e il secondo innesto unidirezionale sono selezionabili di caratteristiche differenti in funzione delle differenti azioni dovute dall’azionamento elettrico o dall’azionamento meccanico. Furthermore, advantageously, the first unidirectional clutch and the second unidirectional clutch can be selected with different characteristics according to the different actions due to the electric drive or the mechanical drive.

Un ulteriore vantaggio, risiede nel fatto che il primo innesto unidirezionale è integrabile con l’albero meccanico e il secondo innesto unidirezionale è fissabile internamente al rotore, in maniera tale da evitare eventuali trascinamenti dell’innesto unidirezionale che non è in presa da parte dell’albero girante. A further advantage lies in the fact that the first one-way clutch can be integrated with the mechanical shaft and the second one-way clutch can be fixed inside the rotor, in such a way as to avoid any dragging of the one-way clutch which is not engaged by the rotating shaft.

Vantaggiosamente, l’azionamento elettrico è totalmente svincolato anche dalla tenuta dinamica e dal cuscinetto che supporta l’albero meccanico, presentando quindi un’efficienza elettrica maggiore ed un range di funzionamento elettrico più ampio. Advantageously, the electric drive is also totally independent from the dynamic seal and the bearing that supports the mechanical shaft, thus presenting a greater electrical efficiency and a wider electrical operating range.

Un ulteriore aspetto vantaggioso risiede nel fatto che l’albero meccanico è supportato dal corpo pompa in maniera tale che tutti i carichi, ad esempio dovuti a carichi cinghia elevati, legati all’azione della cinghia o alla tensione della cinghia, sono assorbiti dal corpo pompa e non si scaricano sull’albero girante. Vantaggiosamente, il progettista è libero di progettare l’albero girante nelle dimensioni, misure e diametri, che necessita in funzione dei carichi che deve sopportare legati per lo più all’azione della girante e non dell’azionamento meccanico. Vantaggiosamente quindi, l’albero girante è progettabile di dimensioni, lunghezza e diametro, compatte; analogamente, quindi, anche i cuscinetti che lo supportano e la guarnizione dinamica su di esso calzata sono progettabili di dimensioni compatti. La presenza di cuscinetti e della tenuta di dimensioni compatte (e non sovradimensionate) comporta quindi il raggiungimento di una migliore efficienza energetica del gruppo pompa rispetto alle soluzioni attualmente note nello stato dell’arte. A further advantageous aspect lies in the fact that the mechanical shaft is supported by the pump body in such a way that all loads, for example due to high belt loads, related to the action of the belt or to the tension of the belt, are absorbed by the pump body. and do not discharge on the impeller shaft. Advantageously, the designer is free to design the impeller shaft in the dimensions, measures and diameters, which it needs according to the loads it has to bear, mostly related to the action of the impeller and not to the mechanical drive. Advantageously, therefore, the impeller shaft can be designed with compact dimensions, length and diameter; similarly, therefore, also the bearings that support it and the dynamic gasket fitted onto it can be designed with compact dimensions. The presence of compact (and not oversized) bearings and seal therefore leads to the achievement of better energy efficiency of the pump unit compared to solutions currently known in the state of the art.

E' chiaro che un tecnico del settore, al fine di soddisfare esigenze contingenti, potrebbe apportare modifiche al gruppo pompa tutte contenute nell'ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni seguenti. Inoltre, ciascuna variante descritta come appartenente ad una possibile forma di realizzazione è realizzabile indipendentemente dalle altre varianti descritte. It is clear that a person skilled in the art, in order to meet contingent needs, could make changes to the pump unit all contained within the scope of protection as defined by the following claims. Furthermore, each variant described as belonging to a possible embodiment can be made independently of the other variants described.

Claims

CLAIMS 1. Pump assembly (1) for a vehicle engine cooling system, comprising: - an impeller (2) rotatable around an axis (X-X); - an impeller shaft (20) that extends along the axis (X-X) and includes an impeller end (22) to which the impeller (2) is solidly connected; - a mechanical drive (3) and a mechanical shaft (30) rotatable by the mechanical drive (3); - an electric drive (4) comprising an electric motor (40) comprising a rotor (41) and a stator (42); wherein the impeller shaft (20) comprises a mechanical end (23) opposite the impeller end (22) operatively connected with the mechanical shaft (30) by means of a first unidirectional clutch (51) and an electrical portion (24) located between the rotating end (22) and the mechanical end (23) operatively connected to the rotor (41) by means of a second unidirectional coupling (52).

2. Pump group (1) in accordance with any of the previous claims, in which the mechanical shaft (30) extends along the axis (X-X).

Pump assembly (1) according to any one of the preceding claims, wherein the mechanical shaft (30) comprises an engaging end (32) operatively connected with the mechanical end (23) of the impeller shaft (20 ) by means of the first unidirectional coupling (51).

Pump assembly (1) according to claim 3, wherein the engagement end (32) comprises a shaft housing (320) in which the mechanical end (23) and the first one-way coupling (51) are housed .

5. Pump assembly (1) according to any one of the preceding claims, in which the first one-way clutch (51) is integral, or integral part, with the mechanical shaft (30) and the second one-way clutch (52) is integrally connected to the rotor (41).

Pump assembly according to any one of the preceding claims, wherein the first one-way clutch (51) comprises a rolling bearing preferably needle roller.

Pump assembly according to any one of the preceding claims, wherein the second one-way clutch (52) comprises a rolling bearing comprises a preferably needle roller bearing.

8. Pump unit (1) in accordance with any of the preceding claims, in which the mechanical drive (3) and electric drive (4) are placed behind the impeller (2).

Pump assembly (1) according to any one of the preceding claims, wherein the mechanical drive (3) comprises an electromagnetic pulley (300) mounted at a drive end (33) of the mechanical shaft (30) in which the electromagnetic pulley is normally engaged, electrically excitable to disengage the mechanical drive from the shaft.

Pump assembly (1) according to any one of the preceding claims, wherein the rotor (41) included in the electric motor (40) is of the dry type.

Pump assembly (1) according to any one of the preceding claims, further comprising a pump body (10) supporting the impeller shaft (20) and the mechanical shaft (30) respectively by means of an impeller bearing (161) and a mechanical bearing (162), in which the pump body (10) identifies a housing chamber (100) in which the mechanical drive (4) and said impeller bearing (161) and a mechanical bearing (162) are housed .

12. Pump unit (1) in accordance with claim 11, in which the housing chamber (100) is sealed by means of a dynamic gasket (190) fitted on the impeller shaft (20).

Pump assembly (1) according to any one of claims 10 or 11, wherein the mechanical drive (3) is mounted cantilevered on the pump body (10), presenting a portion of the mechanical shaft (30), preferably the engagement end (32), housed inside the housing chamber (100).