IT201900001481A1

IT201900001481A1 - Pompa di ricircolo di un fluido di raffreddamento di motori termici con comando motore elettrico

Info

Publication number: IT201900001481A1
Application number: IT102019000001481A
Authority: IT
Inventors: Piercarlo Boffelli
Original assignee: Baruffaldi Spa
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-08-01

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale

Forma oggetto del presente trovato una pompa di ricircolo del fluido di raffreddamento di motori termici, particolarmente di veicoli, con dispositivo di comando a motore elettrico indipendente dal motore termico.

E’ nota nel settore della produzione dei motori, particolarmente termici, la necessità di raffreddare gli stessi tramite ricircolazione di un fluido di raffreddamento, mosso tramite una corrispondente pompa di ricircolo la cui girante è posta in rotazione da un albero azionato da una puleggia e da una cinghia collegata all’albero motore.

E’ anche noto che il ricircolo del fluido di raffreddamento deve essere effettuato con portata corrispondente alla effettiva necessità di raffreddamento, determinata dalle reali condizioni di utilizzo del motore e dalla temperatura esterna, al fine di evitare di mantenere costantemente e inutilmente in rotazione a pieno regime dispositivi che assorbono potenza utile, aumentando l’usura delle varie parti componenti e i consumi del veicolo.

E’ anche noto che per dare soluzione a tale problema sono stati proposti dispositivi di comando dell’albero della girante della pompa la cui rotazione dipende dall’innesto di una frizione ad attrito per la trasmissione di un moto di rotazione dipendente dai giri dell’albero motore, e da un motore elettrico che interviene invece a frizione disinnestata per una rotazione a giri controllati indipendente dall’albero motore.

Esempi di tali dispositivi sono ad esempio noti da WO 2012/142065 e da IT 102014902265953.

Ulteriori esempi di tecnica nota sono descritti in DE 198 01 160, in cui un motore elettrico è interposto tra l’albero della girante della pompa e una puleggia di azionamento collegata al motore termico per la generazione della coppia di rotazione.

Il motore elettrico non agisce sulla girante indipendentemente dal motore termico, essendo solamente atto a determinare variazioni di velocità di rotazione della puleggia di azionamento della girante. In caso di motore termico spento, il motore elettrico non ha pertanto efficacia.

EP 3 096 019 e US 2004/234395 descrivono pompe di ricircolo con motore elettrico in cui il rotore del motore elettrico è montato direttamente sulla girante della pompa all'interno della camera del liquido refrigerante, mentre lo statore è montato in una camera ausiliaria stagna. Oltre a determinare perdite di rendimento a causa della resistenza che il liquido determina sul rotore, la soluzione a doppia camera bagnata/stagna comporta che operazioni di manutenzione della parte elettrica determinerebbero perdite di liquido dal circuito di raffreddamento, risultando pertanto inadatte all’applicazione su veicoli.

Sebbene funzionali tali dispositivi presentano tuttavia degli inconvenienti che ne limitano le applicazioni, in particolare in quanto la particolare configurazione della struttura obbligherebbe aumentati dimensionamenti, sia radiali che assiali, non consentiti dalle limitate dimensioni delle sedi di alloggiamento del complesso all'interno del vano motore.

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare una pompa di ricircolo di fluidi di raffreddamento di motori per veicoli e simili, atta a determinare una variazione della velocità di rotazione della girante in relazione alle effettive necessità di esercizio del motore.

Nellambito di tale problema si richiede inoltre che tale dispositivo di comando risulti di contenuti ingombri, ma atto a derogare coppie elevate anche corrispondentemente ad una velocità di rotazione ridotta del motore, in modo da risultare applicabile anche a pompe di elevata portata di veicoli pesanti con motore a basso numero di giri, oppure una rotazione della girante a basso numero di giri in condizioni di alto numero di giri del motore termico.

Si richiede inoltre che il dispositivo risulti di facile ed economica produzione ed assemblaggio e facilmente installabile sul corpo pompa senza necessità di speciali adattamenti.

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da una pompa per il ricircolo di fluidi di raffreddamento di motori per veicoli e simili secondo le caratteristiche di rivendicazione 1.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione dell’oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figura 1 : una vista in sezione secondo un piano diametrale verticale di un esempio di attuazione di una pompa di ricircolo secondo il presente trovato.

Come illustrato in fig.1 e assunta senza scopo limitativo una coppia di assi di riferimento rispettivamente longitudinale X-X, per comodità coincidente con l’asse di rotazione dell’albero della girante della pompa, e trasversale/radiale Y-Y, ortogonale alla precedente, la girante 1 di una pompa di ricircolo del fluido di raffreddamento di veicoli e simili è montata ad una prima estremità di un albero 2 supportato da un gruppo fisso 10 comprendente il corpo 11 della pompa a sua volta solidale al basamento 11 a del motore del veicolo. Internamente al corpo pompa 11 sono disposti una guarnizione 12 di tenuta, coassiale all’albero 2, e un cuscinetto 13 sul cui anello interno è calettato l’albero 2 della girante.

Esternamente al corpo pompa 11 è calettato un motore elettrico 50:

+ il cui statore 51, radialmente interno, è supportato dal corpo pompa 11 stesso, e

+ il cui rotore 52, radialmente esterno allo statore 51, è collegato all’albero motore 2 tramite un mezzo di rinvio formata da una flangia 54, comprendente almeno un ramo 54a, esteso parallelamente alla direzione longitudinale X-X, al quale è vincolato il rotore stesso.

L’alimentazione elettrica del motore è ottenuta tramite conduttori 53 collegati ad una fonte di energia elettrica (non illustrata) del motore.

Secondo forme preferite di attuazione si prevede che:

+ il motore sia di tipo brushless con magneti permanenti solidali al rotore 52 mosso in rotazione tramite una opportuna alimentazione elettrica degli avvolgimenti statorici;

Come illustrato in fig.2 si prevede un ulteriore forma di attuazione della pompa di ricircolo del fluido di raffreddamento, la quale comprende un innesto 60 ad attrito e comando di tipo elettromagnetico.

In dettaglio l'innesto comprende:

un elettromagnete 61 fisso al corpo pompa 11 ;

un rotore 62 sostanzialmente in forma di “C” disposto esternamente all’elettromagnete 61 e collegato ad un cannotto 66 calettato sull’albero 2 della girante 1;

un anello circolare 63, assialmente esterno al rotore 62 da parte opposta rispetto alla girante 1 e opportunamente sagomato, sul cui bordo circonferenziale esterno è formata una puleggia 63a atta all’accoppiamento con una cinghia 3 per la presa del moto dall’albero del motore termico; l’anello 63 è fissato tramite viti 64a ad un cuscinetto 64 a sua volta calettato sul detto cannotto 66 solidale all’albero 2 della girante 1;

+ un’ancora 65 disposta frontalmente all’elettromagnete 61 da parte opposta a quest’ultimo rispetto al rotore 62 e collegata all’anello 63 tramite una membrana elastica 65a atta a consentire movimenti in senso assiale dell’ancora, impedendone però la rotazione relativa rispetto all’anello stesso. Come illustrato il braccio assiale 62a, radialmente esterno del rotore 62 a “C” è solidale, oppure preferibilmente in corpo unico, al braccio 54a di supporto del rotore 52 del motore elettrico 50.

L’alimentazione elettrica del motore è ottenuta in modo convenzionale tramite conduttori 53 collegati ad una fonte di energia elettrica (non illustrata) del motore.

Per tutte le configurazioni il funzionamento della pompa è il seguente: -) in condizioni di normale funzionamento, l’alimentazione di una corrente variabile allo statore 51 determina un campo magnetico che concatenandosi con i magneti permanenti del rotore 52, porta in rotazione quest’ultimo e quindi la flangia 54 (fig.1) o rotore 62 (fig.2) o flangia 354 (fig.3) che a loro volta azionano l’albero 2 della pompa e quindi la girante 1;

-) in caso di malfunzionamento e/o rottura di qualche parte dell’assieme, interviene il dispositivo di fail safe comprendente:

l’intervento della frizione 60 che tramite l’eccitazione dell’elettromagnete 61 richiama l’ancora 65, collegando il rotore 62 all’anello 63 e quindi al motore termico tramite la puleggia 63a e la cinghia 3.

Risulta pertanto come la pompa secondo il trovato consenta di ottenere un efficace ricircolo del fluido di raffreddamento di veicoli che può essere variato in relazione alla effettiva necessità tramite il dimensionamento/alimentazione del motore elettrico e con un migliorato rendimento di coppia trasmessa dal motore elettrico alla girante 1 della pompa, grazie all’aumentato braccio di copia determinato dalla disposizione radialmente esterna del rotore collegato all’albero della pompa.

La realizzazione del rotore del motore esternamente allo statore consente, inoltre, nella forma preferita, di avere un pezzo unico di collegamento all’albero della pompa o al rotore della frizione elettromagnetica determinando risparmi di lavorazione e assemblaggio, nonché riduzione di masse e quindi risparmi energetici sia in fase di produzione sia a pompa montata sul motore termico.

Oltre a ciò la pompa secondo il trovato assicura la rotazione della girante 1 anche in caso di guasto elettrico, consentendo di evitare il fermo del veicolo non ancora giunto a destinazione.

Benché descritta nel contesto di alcune forme di realizzazione e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione si intende che l’ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Pompa di ricircolo di un fluido di raffreddamento di veicoli, comprendente: un corpo (11 ) della pompa atto ad essere reso solidale ad un basamento (11 a) del veicolo; una girante (1) portata da un albero (2) condotto, almeno un primo motore elettrico (50) di azionamento dell’albero (2) della girante (1) indipendentemente dal motore termico; caratterizzata dal fatto che detto motore elettrico (50) comprende uno statore (51 ) montato sul corpo (11) della pompa esternamente allo stesso, e un rotore (52) radialmente esterno allo statore collegato all’albero (2) della girante (1) della pompa tramite mezzi di rinvio (54,54a;354,354a;54a,66); e dal fatto che comprende un dispositivo fail safe, comprendente almeno un innesto (60) ad attrito di tipo elettromagnetico, interposto tra mezzi (3) di presa del moto da un albero del motore termico e l’albero (2) della girante (1 ) della pompa.
2. Pompa secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto mezzo di rinvio comprende una flangia (54) dotata di bordo anulare (54a), esteso parallelamente alla direzione longitudinale X-X, cui è vincolato il rotore (52).
3. Pompa secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto innesto (60) ad attrito comprende un elettromagnete (61) fisso al corpo pompa (11), un rotore (62) sostanzialmente in forma di “C” disposto attorno all’elettromagnete (61 ) e collegato ad un cannotto (66) calettato sull’albero (2) della girante (1); un anello circolare (63), assialmente esterno al rotore (62) da parte opposta rispetto alla girante (1), sul cui bordo circonferenziale esterno è formata una puleggia (63a) atta all’accoppiamento con una cinghia (3) per la presa del moto dall’albero del motore termico, l’anello (63) essendo fissato ad un cuscinetto (64) a sua volta calettato sul detto cannotto (66) solidale all’albero (2) della girante (1); un’ancora (65) disposta frontalmente all’elettromagnete (61) da parte opposta a quest’ultimo rispetto al rotore (62) e collegata all’anello (63) tramite una membrana elastica (65a) atta a consentire movimenti in senso assiale dell’ancora, impedendone però la rotazione relativa rispetto all’anello stesso.
4. Pompa secondo rivendicazione 3 caratterizzata dal fatto che il rotore (62) dell’innesto (60) è solidale ad un supporto (54a) del rotore (52) del motore elettrico (50).
5. Pompa secondo rivendicazione 4 caratterizzata dal fatto che il rotore (62) dell’innesto (60) è in corpo unico con detto supporto (54a) del rotore (52) del motore elettrico (50).
6. Pompa secondo qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che il motore elettrico (50; 150) è di tipo brushless.
7. Pompa secondo qualsiasi rivendicazione precedente in cui il motore elettrico è assialmente interposto tra l’innesto ad attrito e la girante della pompa.
8. Pompa secondo rivendicazione precedente caratterizzata dal fatto che l’innesto ad attrito è assialmente interposto tra i mezzi di presa del moto e il motore elettrico.