IT201800006210A1 - Impianto di raffreddamento per un veicolo stradale con doppio radiatore conformato a "v" - Google Patents

Impianto di raffreddamento per un veicolo stradale con doppio radiatore conformato a "v" Download PDF

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Description

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“IMPIANTO DI RAFFREDDAMENTO PER UN VEICOLO STRADALE CON DOPPIO RADIATORE CONFORMATO A “V” ”
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione è relativa ad un impianto di raffreddamento per un veicolo stradale.
ARTE ANTERIORE
L'impianto di raffreddamento di un veicolo stradale ha la funzione di raffreddare il motore (che può essere termico a combustione interna e/o elettrico) cedendo il calore all'ambiente esterno (ovvero all’atmosfera).
L'impianto di raffreddamento di un veicolo stradale comprende un circuito di raffreddamento al cui interno scorre un liquido refrigerante (tipicamente acqua addizionata con agenti anticongelanti ed anticorrosione); normalmente, il circuito di raffreddamento si estende all’interno del motore (ovvero una parte del circuito di raffreddamento è ricavata all’interno del motore per asportare direttamente il calore prodotto dal motore stesso). L'impianto di raffreddamento comprende una pompa di circolazione azionata normalmente direttamente dal motore e che determina lo scorrimento del liquido refrigerante. Infine, l'impianto di raffreddamento comprende almeno un radiatore che viene investito da un flusso di aria quando il veicolo stradale è in movimento ed in cui il liquido refrigerante cede calore all’ambiente esterno (ovvero il radiatore è uno scambiatore di calore acqua-aria atto a far raffreddare il liquido refrigerante proveniente dal motore). Generalmente, un radiatore utilizzato nei veicolo stradali è costituito da una griglia di tubicini (nei quali transita il liquido refrigerante) intervallati da alette che, cedendo efficacemente il calore del liquido alla corrente di aria esterna che vi transita, eventualmente con l'aiuto di una ventola, consentono un rapido abbassamento della temperatura del flusso di liquido refrigerante.
Aumentando la potenza generata dal motore (termico a combustione interna e/o elettrico) del veicolo stradale aumenta anche il calore che viene prodotto dal motore a pieno carico e quindi deve aumentare di conseguenza la capacità di smaltimento del calore da parte del radiatore dell’impianto di raffreddamento. Per aumentare la capacità di smaltimento del calore da parte del radiatore dell’impianto di raffreddamento è necessario aumentare la superficie di scambio termico complessiva, ovvero è necessario aumentare la complessità della geometria del radiatore (ma si sono ormai raggiunti limiti difficilmente superabili), è necessario aumentare il numero dei radiatori, e/o è necessario aumentare la dimensione dei radiatori. Tuttavia, le esigenze aerodinamiche dei moderni veicoli stradali combinate con la necessità di alloggiare nel veicolo stradale sempre più componenti rendono molto complesso trovare una spazio adeguato per alloggiare più radiatori di grande dimensione.
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione è di fornire un impianto di raffreddamento per un veicolo stradale, il quale impianto di raffreddamento permetta di smaltire in modo efficace ed efficiente una grande quantità di calore pur presentando un ingombro contenuto.
In accordo con la presente invenzione viene fornito un impianto di raffreddamento per un veicolo stradale, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
Le rivendicazioni descrivono forme di realizzazione preferite della presente invenzione formando parte integrante della presente descrizione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
• la figura 1 è una vista schematica ed in pianta di un veicolo stradale provvisto di un impianto di raffreddamento realizzato in accordo con la presente invenzione;
• la figura 2 è una vista schematica ed in scala ingrandita di una porzione anteriore del veicolo stradale della figura 1 con in evidenza due scambiatori di calore acqua-aria dell’impianto di raffreddamento; e
• le figure 3, 4 e 5 sono tre diverse viste schematiche e prospettiche di uno scambiatore di calore acqua-aria della figura 2.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un veicolo stradale provvisto di due ruote 2 anteriori e di due ruote 3 posteriori motrici, che ricevono la coppia motrice da un motore 4 (termico a combustione interna e/o elettrico) disposto in posizione anteriore (ma in alternativa potrebbe essere disposto in posizione centrale o posteriore).
Il veicolo 1 stradale comprende un impianto 5 di raffreddamento, il quale è accoppiato al motore 4 ed ha il compito di raffreddare il motore 4 stesso (ovvero di asportare il calore che il motore 4 genera durante il suo funzionamento).
L’impianto 5 di raffreddamento comprende un circuito 6 di raffreddamento al cui interno scorre un liquido refrigerante (tipicamente acqua addizionata con agenti anticongelanti ed anticorrosione); normalmente, il circuito 6 di raffreddamento si estende all’interno del motore 4 (ovvero una parte del circuito 6 di raffreddamento è ricavata all’interno del motore 4 per asportare direttamente il calore prodotto dal motore 4 stesso). Il circuito 6 di raffreddamento comprende una pompa 7 di circolazione azionata normalmente direttamente dal motore 4 e che determina lo scorrimento del liquido refrigerante. Infine, l'impianto 5 di raffreddamento comprende quattro radiatori 8 ad aria di forma parallelepipeda, ciascuno dei quali è collegato al circuito 6 di raffreddamento per venire attraversati dal liquido refrigerante, e viene investito da un flusso di aria quando il veicolo 1 stradale è in movimento; in questo modo, ciascun radiatore 8 è atto a trasferire il calore dal liquido refrigerante all’aria esterna, ovvero in ciascun radiatore 8 il liquido refrigerante cede calore all’ambiente esterno (quindi ciascun radiatore 8 è uno scambiatore di calore acqua-aria atto a far raffreddare il liquido refrigerante proveniente dal motore 4).
Generalmente, ciascun radiatore 8 è costituito da una griglia di tubicini (nei quali transita il liquido refrigerante) intervallati da alette che, cedendo efficacemente il calore del liquido alla corrente di aria esterna che vi transita, eventualmente con l'aiuto di una ventola, consentono un rapido abbassamento della temperatura del flusso di liquido refrigerante.
I quattro radiatori 8 sono suddivisi in due strutture 9 conformate a “V” disposte rispettivamente sul lato destro del veicolo 1 stradale (di fronte ad un parafango della ruota 3 anteriore destra) e sul lato sinistro del veicolo 1 stradale (di fronte ad un parafango della ruota 3 anteriore sinistra). In altre parole, ciascuna struttura 9 conformata a “V” è disposta davanti ad una ruota 2 anteriore, ovvero davanti al parafango della ruota 2 anteriore.
In ciascuna struttura 9 conformata a “V”, i due corrispondenti radiatori 8 sono disposti contigui uno all’altro in modo tale che una estremità di un radiatore 8 sia prossima ad una estremità dell’altro radiatore 8; inoltre, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, i due corrispondenti radiatori 8 sono disposti tra loro affacciati ed inclinati per formare tra di loro un angolo acuto (di circa 40° nella non limitativa forma di attuazione illustrata nelle figure allegate) e per costituire complessivamente la struttura 9 conformata a “V”. In altre parole, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, le estremità dei due radiatori 8 sono disposte vicine (praticamente a contatto) per definire il vertice della struttura 9 conformata a “V” ed i due radiatori 8 sono inclinati uno rispetto all’altro per divergere.
Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione illustrata nelle figure 2-5, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, due estremità dei due radiatori 8 sono tra loro meccanicamente vincolate mediante un elemento 10 di collegamento interposto tra i due radiatori 8.
Secondo una preferita, ma non vincolante, forma di attuazione, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, i due radiatori 8 sono tra loro idraulicamente collegati in modo tale che i due radiatori 8 presentino un unico ingresso 11 comune (illustrato nella figura 1) del liquido refrigerante da raffreddare ed una unica uscita 12 comune del liquido refrigerante raffreddato. I collegamenti idraulici tra i due radiatori 8 di ciascuna struttura 9 conformata a “V” sono inseriti all’interno del corrispondente elemento 10 di collegamento; di conseguenza, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, i due radiatori 8 sono tra loro idraulicamente collegati in corrispondenza della rispettive estremità tra loro prossime che sono disposte in corrispondenza del vertice della struttura 9 conformata a “V”.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, le due strutture 9 conformate a “V” sono orientate in modo da disporre il loro vertice frontalmente, ovvero verso l’anteriore del veicolo 1 stradale. Di conseguenza, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, ciascun radiatore 8 presenta una superficie 13 di ingresso dell’aria che è rivolta dal lato opposto rispetto all’altro radiatore 8 ed una superficie 14 di uscita dell’aria che è opposta alla superficie 13 di ingresso ed è rivolta verso l’altro radiatore 8. In altre parole, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, l’aria entra nei radiatori 8 dall’esterno ed esce dai radiatori 8 dall’interno.
Secondo una diversa forma di attuazione non illustrata, le due strutture 9 conformate a “V” sono orientate in modo da disporre il loro vertice posteriormente, ovvero verso il posteriore del veicolo 1 stradale. Di conseguenza, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, ciascun radiatore 8 presenta una superficie 14 di uscita dell’aria che è rivolta dal lato opposto rispetto all’altro radiatore 8 ed una superficie 13 di ingresso dell’aria che è opposta alla superficie 14 di uscita ed è rivolta verso l’altro radiatore 8. In altre parole, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, l’aria entra nei radiatori 8 dall’interno ed esce dai radiatori 8 dall’esterno.
Secondo quanto illustrato nelle figure 2, 3 e 4, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, sono previsti due condotti 15 di ingresso che sono tra loro separati ed isolati e ciascuno dei quali convoglia dell’aria verso una superficie 13 di ingresso di un corrispondente radiatore 8. Ciascun condotto 15 di ingresso è conformato per indirizzare l’aria ad impattare, per quanto possibile, perpendicolarmente alla superficie 13 di ingresso dell’aria del corrispondente radiatore 8.
Nella forma di attuazione illustrata nelle figure 3 e 4, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, è previsto un unico condotto 16 di uscita comune che riceve l’aria da una superficie 14 di uscita di ciascun radiatore 8 e convoglia l’aria verso l’esterno del veicolo 1 stradale. Nella variante illustrata nelle figure 2 e 5, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, sono previsti due condotti 16 di uscita che sono tra loro separati ed isolati e ciascuno dei quali riceve l’aria da una superficie 14 di uscita di un corrispondente radiatore 8 e convoglia l’aria verso l’esterno del veicolo 1 stradale.
Nella forma di attuazione illustrata nella figura 3, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, il condotto 16 di uscita sfocia in una apertura 17 di uscita ricavata attraverso un cofano anteriore e disposta sopra ad un parafango di una ruota 2 anteriore.
Secondo una diversa forma di attuazione, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, il condotto 16 di uscita sfocia in una apertura 17 di uscita ricavata attraverso un parafango di una ruota 2 anteriore e disposta davanti alla ruota 2 anteriore stessa.
Secondo una ulteriore forma di attuazione, in ciascuna struttura 9 conformata a “V”, il condotto 16 di uscita sfocia in una apertura 17 di uscita ricavata attraverso un fianco della carrozzeria e disposta davanti ad un parafango di una ruota 2 anteriore.
Secondo quanto illustrato nelle figure 4 e 5, ciascun radiatore 8 può essere provvisto di una ventola 18 di raffreddamento elettrocomandata, la quale viene azionata per forzare la circolazione dell’aria attraverso il radiatore 8 stesso (tipicamente quando il veicolo 1 stradale è fermo o procede a velocità molto bassa).
E importante osservare che, secondo altre forme di attuazione non illustrate, potrebbe essere presente anche una sola struttura 9 conformata a “V” (quindi complessivamente solo due radiatori 8) che può essere disposta centralmente (quindi mantenendo una simmetria longitudinale) oppure lateralmente (quindi essendo longitudinalmente asimmetrica).
Nella forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, l’impianto 5 di raffreddamento è collegato al motore 4 per raffreddare il motore 4 stesso. Secondo altre forme di attuazione non illustrate, il l’impianto 5 di raffreddamento è collegato ad altri elementi del veicolo 1 stradale diversi dal motore 4 (ad esempio un cambio oppure un impianto di climatizzazione).
Le forme di attuazione qui descritte si possono combinare tra loro senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.
L’impianto 5 di raffreddamento sopra descritto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, i radiatori 8 dell’impianto 5 di raffreddamento sopra descritto permettono di smaltire in modo efficace ed efficiente una grande quantità di calore pur presentando, complessivamente, un ingombro contenuto grazie alla conformazione a V delle due strutture 9.
Inoltre, l’impianto 5 di raffreddamento sopra descritto è di facile ed economica realizzazione in quanto utilizza componenti noti (commerciali) che vengono re-arrangiati in modo innovativo per ridurne l’ingombro.
ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO DELLE FIGURE
1 veicolo stradale
2 ruote anteriori
3 ruote posteriori
4 motore
5 impianto di raffreddamento
6 circuito di raffreddamento
7 pompa di circolazione
8 radiatori
9 struttura
10 elemento di collegamento 11 ingresso
12 uscita
13 superficie di ingresso 14 superficie di uscita
15 condotto di ingresso
16 condotto di uscita
17 apertura di uscita
18 ventola di raffreddamento

Claims (16)

1) Impianto (5) di raffreddamento per un veicolo (1) stradale; l’impianto (5) di raffreddamento comprende: un circuito (6) di raffreddamento al cui interno scorre un liquido refrigerante; ed almeno due radiatori (8), i quali sono collegati al circuito (6) di raffreddamento, sono atti a trasferire il calore dal liquido refrigerante all’aria esterna e presentano, ciascuno, una forma parallelepipeda; l’impianto (5) di raffreddamento è caratterizzato dal fatto che: i due radiatori (8) sono disposti contigui uno all’altro in modo tale che una estremità di un radiatore (8) sia prossima ad una estremità dell’altro radiatore (8); ed i due radiatori (8) sono disposti tra loro affacciati ed inclinati per formare tra di loro un angolo acuto e per costituire complessivamente una struttura (9) conformata a “V”.
2) Impianto (5) di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui le due estremità dei due radiatori (8) sono tra loro meccanicamente vincolate.
3) Impianto (5) di raffreddamento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i due radiatori (8) sono tra loro idraulicamente collegati in modo tale che i due radiatori (8) presentino un unico ingresso (11) comune del liquido refrigerante da raffreddare ed una unica uscita (12) comune del liquido refrigerante raffreddato.
4) Impianto (5) di raffreddamento secondo la rivendicazione 3, in cui i due radiatori (8) sono tra loro idraulicamente collegati in corrispondenza della rispettive estremità tra loro prossime che sono disposte in corrispondenza del vertice della struttura (9) conformata a “V”.
5) Impianto (5) di raffreddamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui ciascun radiatore (8) presenta una superficie (13) di ingresso dell’aria che è rivolta dal lato opposto rispetto all’altro radiatore (8) ed una superficie (14) di uscita dell’aria che è opposta alla superficie (13) di ingresso ed è rivolta verso l’altro radiatore (8).
6) Impianto (5) di raffreddamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui ciascun radiatore (8) presenta una superficie (14) di uscita dell’aria che è rivolta dal lato opposto rispetto all’altro radiatore (8) ed una superficie (13) di ingresso dell’aria che è opposta alla superficie (14) di uscita ed è rivolta verso l’altro radiatore (8).
7) Impianto (5) di raffreddamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui sono previsti due condotti (15) di ingresso che sono tra loro separati ed isolati e ciascuno dei quali convoglia dell’aria verso una superficie (13) di ingresso di un corrispondente radiatore (8).
8) Impianto (5) di raffreddamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui è previsto un unico condotto (16) di uscita comune che riceve l’aria da una superficie (14) di uscita di ciascun radiatore (8) e convoglia l’aria verso l’esterno del veicolo (1) stradale.
9) Impianto (5) di raffreddamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui sono previsti due condotti (16) di uscita che sono tra loro separati ed isolati e ciascuno dei quali riceve l’aria da una superficie (14) di uscita di un corrispondente radiatore (8) e convoglia l’aria verso l’esterno del veicolo (1) stradale.
10) Veicolo (1) stradale comprendente: due ruote (2) anteriori; due ruote (3) posteriori; un motore (4) che trasmette il moto a delle ruote (3) motrici; ed un impianto (5) di raffreddamento che è collegato al motore ed è realizzato secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9.
11) Veicolo (1) stradale secondo la rivendicazione 10, in cui: ciascun radiatore (8) presenta una superficie (13) di ingresso dell’aria che è rivolta dal lato opposto rispetto all’altro radiatore (8) ed una superficie (14) di uscita dell’aria che è opposta alla superficie (13) di ingresso ed è rivolta verso l’altro radiatore (8); ed è previsto almeno un condotto (16) di uscita comune che riceve l’aria da una superficie (13) di ingresso di un radiatore (8) e convoglia l’aria verso l’esterno del veicolo (1) stradale.
12) Veicolo (1) stradale secondo la rivendicazione 11, in cui il condotto (16) di uscita sfocia in una apertura (17) di uscita ricavata attraverso un cofano anteriore e disposta sopra ad un parafango di una ruota (2) anteriore.
13) Veicolo (1) stradale secondo la rivendicazione 11, in cui il condotto (16) di uscita sfocia in una apertura (17) di uscita ricavata attraverso un parafango di una ruota (2) anteriore e disposta davanti alla ruota (2) anteriore stessa.
14) Veicolo (1) stradale secondo la rivendicazione 11, in cui il condotto (16) di uscita sfocia in una apertura (17) di uscita ricavata attraverso un fianco della carrozzeria e disposta davanti ad un parafango di una ruota (2) anteriore.
15) Veicolo (1) stradale secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14, in cui la struttura (9) conformata a “V” è disposta davanti ad una ruota (2) anteriore.
16) Veicolo (1) stradale secondo una delle rivendicazioni da 10 a 15, in cui l’impianto (5) di raffreddamento comprende: due primi radiatori (8) che costituiscono complessivamente una prima struttura (9) conformata a “V” e disposta su un lato destro del veicolo (1) stradale; e due secondi radiatori (8) che costituiscono complessivamente una seconda struttura (9) conformata a “V” e disposta su un lato sinistro del veicolo (1) stradale.
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