IT202100011117A1

IT202100011117A1 - Unità di pompaggio di un sistema per evitare il fenomeno di aquaplaning in un autoveicolo

Info

Publication number: IT202100011117A1
Application number: IT102021000011117A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Blandina
Original assignee: Easy Rain I S P A
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-10-30
Also published as: WO2022229729A1

Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:

?Unit? di pompaggio di un sistema per evitare il fenomeno di aquaplaning in un autoveicolo?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce in generale ad un sistema per evitare il fenomeno di aquaplaning in un autoveicolo.

Pi? in particolare, l'invenzione riguarda un?unit? di pompaggio di un sistema per evitare il fenomeno di aquaplaning in un autoveicolo, configurata per generare la pressione di funzionamento di un getto di fluido diretto su una superficie stradale.

Tecnica nota

Come noto, l'aquaplaning ? un fenomeno che si pu? verificare quando un autoveicolo in movimento incontra uno strato d'acqua esteso sulla superficie stradale, in quantit? tale da non permettere pi? un?aderenza adeguata tra le ruote dell'autoveicolo e la superficie stradale. Di conseguenza, in tali condizioni, si verifica una condizione di sollevamento e/o slittamento delle ruote sulla superficie stradale bagnata, con conseguente perdita di aderenza degli pneumatici.

Al fine di ridurre i rischi derivanti da tale fenomeno, sono state gi? studiate e proposte diverse soluzioni, tra cui quella descritta nella domanda di brevetto italiana N? 102014902296915, a nome della medesima Richiedente. La soluzione descritta in tale documento prevede l'uso di mezzi iniettori, associati ad almeno una ruota dell'autoveicolo, atti a generare un getto di fluido ad alta pressione sulla superficie stradale bagnata.

Uno dei problemi maggiori delle soluzioni note consiste nel fatto di generare adeguate portata e pressione del getto di fluido, nonch? tempi di intervento estremamente rapidi, in modo da garantire un?efficace azione anti-aquaplaning.

Scopo dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione ? quello di realizzare un'unit? di pompaggio del tipo sopra indicato che garantisca pressioni elevate del getto di fluido e tempi di intervento particolarmente rapidi.

Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di realizzare un'unit? di pompaggio del tipo sopra indicato che risulti estremamente affidabile nel funzionamento e che non interferisca con altri componenti e sistemi dell'autoveicolo, quando non ? richiesta un?azione antiacquaplaning.

Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di realizzare un'unit? di pompaggio del tipo sopra indicato che possa essere facilmente installabile a bordo di un autoveicolo.

Sintesi dell'invenzione

Secondo la presente invenzione, i suddetti scopi vengono raggiunti da un'unit? di pompaggio e un relativo sistema per evitare il fenomeno di aquaplaning in un veicolo, aventi le caratteristiche formanti oggetto delle annesse rivendicazioni.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento somministrato in relazione all'invenzione.

Breve descrizione di disegni

La presente invenzione verr? ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica schematica che illustra una forma di attuazione preferita del sistema secondo l'invenzione,

- la figura 2 ? una vista schematica che illustra i componenti ed il funzionamento di una forma preferita di attuazione del sistema secondo l?invenzione,

- la figura 3 ? un?ulteriore vista prospettica schematica che illustra diversi componenti del sistema di figura 1,

- le figure 4A-4C sono una vista prospettica, una vista prospettica esplosa, ed una vista in sezione che illustrano una forma preferita di attuazione di un'unit? di pompaggio secondo la presente invenzione, e

- le figure 5-8 sono viste prospettiche in scala ampliata che illustrano diversi componenti dell'unit? di pompaggio delle figure 4A-4C.

Descrizione dettagliata

Nella seguente descrizione sono illustrati vari dettagli specifici finalizzati ad una approfondita comprensione di esempi di una o pi? forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere realizzate senza uno o pi? dei dettagli specifici, o con altri metodi, componenti, materiali ecc.. In altri casi, strutture, materiali od operazioni noti non sono mostrati o descritti in dettaglio per evitare di rendere oscuri vari aspetti delle forme di attuazione. Il riferimento ad ?una forma di attuazione? nell'ambito di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione ? compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come ?in una forma di attuazione?, eventualmente presenti in diversi luoghi in questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in modo adeguato in una o pi? forme di attuazione e/o associate alle forme di attuazione in modo diverso da come qui illustrato, per cui ad esempio una caratteristica qui esemplificata in relazione ad una figura potr? essere applicata ad una o pi? forme di attuazione esemplificate in una figura diversa.

I riferimenti qui illustrati sono soltanto per comodit? e non delimitano dunque l'ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Le figure 1-3 sono viste schematiche che illustrano una forma preferita di realizzazione di un sistema S antiaquaplaning installabile a bordo di un autoveicolo V, predisposto per ripristinare il corretto contatto delle ruote W dell?autoveicolo V su una superficie stradale bagnata.

Alcuni dettagli costruttivi del sistema S non sono illustrati nei disegni annessi in quanto possono essere realizzati secondo tecniche ampiamente note nel campo tecnico di riferimento.

Il sistema S comprende almeno un serbatoio di fluido 8 e mezzi iniettori 9 configurati per indirizzare sulla superficie stradale bagnata un getto di fluido ad alta pressione, in modo da rimuovere lo strato di acqua che ristagna su tale superficie. I mezzi iniettori 9 sono associati ad almeno una ruota dell?autoveicolo V, preferibilmente dinanzi ai battistrada delle ruote anteriori W.

Secondo la presente invenzione, il sistema S comprende un'unit? di pompaggio 1 configurata per generare la pressione di funzionamento del getto di fluido diretto sulla superficie stradale. Come illustrato nelle figure 1-3, l'unit? di pompaggio 1 ? operativamente interposta tra il serbatoio 8 ed i mezzi iniettori 9.

Nella vista schematica di figura 2, che illustra i componenti principali ed il funzionamento generale del sistema S, con i riferimenti 30, 31, 32, 33, 34, 35 sono indicati una pluralit? di condotti idraulici predisposti per collegare i diversi componenti, mentre con i riferimenti 40, 41, 42, 43 sono indicati i collegamenti funzionali logici tra i componenti del sistema S.

Di preferenza, il getto di fluido iniettato dai mezzi iniettori 9 ? prelevato dal serbatoio per liquido lavacristalli dell'autoveicolo V. Con il riferimento 8? ? indicato un serbatoio ausiliario che alloggia un liquido ausiliario, preferibilmente un liquido deschiumante. Un gruppo di miscelazione 11 ? idraulicamente connesso al serbatoio 8 e al serbatoio ausiliario 8?.

L'alimentazione del fluido ? garantita da un'unit? di pompaggio 1 comprendente una bocca di aspirazione 12 e una bocca di mandata 13. Sempre con riferimento alla vista schematica di figura 2, si pu? osservare che l'unit? di pompaggio 1 comprende un motore elettrico 5 ed un dispositivo frenante, il cui funzionamento ? descritto in dettaglio nel seguito.

Sempre con riferimento alla figura 2, i riferimenti 14 indicano due valvole di non ritorno, rispettivamente disposte a monte della bocca di aspirazione 12 e a valle della bocca di mandata 13. A monte di ciascun iniettore 9 ? disposta una rispettiva elettrovalvola a solenoide 16 configurata per abilitare selettivamente un transito di fluido, cos? da consentire l'emissione del getto di fluido. Il sistema S comprende inoltre una valvola di sicurezza 21 predisposta per controllare e limitare la pressione del circuito. Come verr? illustrato in dettaglio nel seguito della descrizione, il sistema S comprende inoltre un accumulatore 15 predisposto per mantenere l?intero circuito in pressione e per evitare di dover installare una molla smorzante all?interno dell?unit? di pompaggio 1, cos? da poter ridurre il peso dell?unit? di pompaggio 1 e la relativa complessit? meccanica.

Il sistema S comprende inoltre un?unit? di controllo elettronica E associata ad almeno un sensore atto a rilevare le condizioni dinamiche dell?autoveicolo V e/o dell?ambiente in cui si trova l?autoveicolo V (in particolare le condizioni della superficie stradale). L?unit? di controllo E ? configurata per controllare i mezzi iniettori 9 e il motore elettrico 5, in modo da generare mediante l?unit? di pompaggio 1 un getto di fluido in funzione delle condizioni rilevate.

Le figure 4A-4C illustrano una forma preferita di attuazione di un'unit? di pompaggio 1, secondo l?invenzione. L'unit? di pompaggio 1 ? una pompa volumetrica a pistone monocilindrica, configurata per generare la pressione di funzionamento del getto di fluido da indirizzare sulla superficie stradale mediante i mezzi iniettori 9.

Come ampiamente noto nel campo tecnico di riferimento, una pompa volumetrica ad alta pressione comprende generalmente almeno un pistone, scorrevolmente accolto all'interno di un cilindro, in modo da definire con esso una camera di pompaggio a volume variabile, la quale comunica con un condotto di aspirazione ed un condotto di mandata tramite rispettive valvole. Il pistone ? controllato per compiere alternativamente una corsa di aspirazione, in cui aumenta il volume della relativa camera operativa richiamando il fluido dalla valvola di aspirazione, ed una corsa di mandata, in cui riduce il volume della camera operativa costringendo il fluido ad uscire in pressione dalla valvola di mandata.

Come illustrato nelle figure 4A-4C, l'unit? di pompaggio 1 comprende un corpo di pompa 10, preferibilmente in acciaio, entro cui ? ricavata una camera di pompaggio definita da un gruppo cilindro-pistone 2. Il gruppo cilindro-pistone 2 ? spaziato lungo un asse di pompaggio X1 e comprende un cilindro 3 entro cui ? montato scorrevole un pistone 4. Come indicato in precedenza, il cilindro 3 ? collegato con una tubazione di aspirazione 31 e una tubazione di mandata 32. Il pistone 4 ? comandabile in avanzamento ed arretramento per variare il volume utile del cilindro 3 per mezzo di un meccanismo vite-madrevite 22 predisposto per convertire un movimento rotatorio in un movimento lineare.

Con il riferimento 5 ? indicato un motore elettrico predisposto per sviluppare la coppia motrice necessaria per l?azionamento dell?unit? di pompaggio 1. Il motore elettrico 5 comprende un albero motore 50 operativamente collegato al suddetto meccanismo vite-madrevite 22, secondo le caratteristiche indicate nel seguito.

In accordo a una caratteristica rilevante dell'invenzione, l?albero motore 50 ? spaziato lungo un secondo asse X2 differente rispetto al suddetto asse di pompaggio X1. Come illustrato nelle figure 4A, 4C, il motore elettrico 5 e la camera di pompaggio sono disposti affiancati l?uno rispetto all?altro, con gli assi X1, X2 paralleli tra loro. L?unit? di pompaggio 1 comprende una trasmissione a cascata di ingranaggi 6 predisposta per trasmettere il moto dal motore elettrico 5 al meccanismo vite-madrevite 22 associato al pistone 4, garantendo inoltre il rapporto di trasmissione richiesto per ridurre la velocit? di rotazione dall?albero motore 50 al meccanismo vite-madrevite 22.

In una o pi? forme di attuazione, cos? come in quella illustrata nei disegni, la trasmissione comprende una pluralit? di ruote dentate includenti una ruota conduttrice 60 solidale all'albero motore 50, una ruota condotta 62 solidale al pistone 4, ed almeno una ruota intermedia 61, predisposta per trasmettere il moto di rotazione dall'albero motore 50 al meccanismo vite-madrevite 22 (figura 5). La trasmissione a cascata di ingranaggi 6 ? inoltre predisposta per ridurre la velocit? di rotazione del motore 5 fino ad un valore compatibile con il meccanismo vite-madrevite 22. Di preferenza, il rapporto di trasmissione ? 1/5.

Grazie al fatto che l?albero motore 50 ? spaziato lungo un secondo asse X2 sfalsato rispetto al suddetto asse di pompaggio X1 e all?interposizione della suddetta trasmissione 6, l?unit? di pompaggio 1 presenta una lunghezza complessiva relativamente contenuta, consentendo un?agevole installazione a bordo dell?autoveicolo V, in particolare in una zona del vano motore in prossimit? del paraurti anteriore all?altezza dei proiettori.

Come indicato in precedenza, l?unit? di pompaggio 1 comprende un meccanismo vite-madrevite 22 predisposto per convertire un movimento rotatorio - trasmesso dall?albero motore 50 alla ruota condotta 62 - in un movimento lineare - da trasmettere al pistone 4 -. In una o pi? forme di attuazione, cos? come in quella illustrata nella figura 4B, il meccanismo 22 comprende uno stelo 19 assialmente spaziato entro il pistone 4 ed operativamente connesso alla ruota condotta 62, in modo che la ruota 62 comandi in rotazione lo stelo 19. Il meccanismo 22 comprende inoltre una flangia tubolare 20 fissata ad un?estremit? 24 del pistone 4, recante una filettatura interna impegnata con una filettatura esterna (non illustrata nei disegni) ricavata lungo la superficie esterna dello stelo 19. Pertanto, durante le fasi operative di funzionamento dell?unit? di pompaggio 1, la ruota condotta 62 comanda in rotazione lo stelo 19, la cui rotazione causa uno spostamento assiale della flangia tubolare 20 e del pistone 4. Si noti che il meccanismo 22 comprende inoltre un set di cuscinetti 18 per ridurre l?attrito derivante dalla rotazione dello stelo 19. Naturalmente, configurazioni alternative del meccanismo 22 rispetto a quanto sopra descritto possono essere previste, purch? funzionali per ottenere il suddetto movimento assiale del pistone 4.

In una o pi? forme di attuazione, il pistone 4 ? realizzato in lega di alluminio, in modo da poter resistere alle sollecitazioni generate dalle pressioni di funzionamento.

In una o pi? forme di attuazione, cos? come in quella illustrata nella figura 7, il pistone 4 presenta una conformazione predisposta per ottimizzare il funzionamento, impedendo che il pistone 4 ruoti con lo stelo 19. Di preferenza, il pistone 4 comprende una pluralit? di incavi 25 ricavati lungo il corpo del pistone 4, predisposti per alleggerire il peso complessivo del pistone 4 e per consentire il serraggio del pistone 4 con una madrevite.

In una o pi? forme di attuazione, il pistone 4 comprende mezzi di tenuta predisposti per sigillare il pistone 4, assicurando un movimento efficiente con minimo attrito. Come illustrato nella figura 7, i mezzi di tenuta possono comprendere almeno una guarnizione anulare 26 (oring) fatta in materiale elastomero, coassialmente interposta tra il mantello del pistone e la sede in cui quest'ultimo ? scorrevolmente accolto. Il pistone 4 ? inoltre conformato per poter accogliere una pluralit? di guarnizioni reciprocamente distanziate lungo la direzione definita dall'asse longitudinale del pistone 4.

In una o pi? forme di attuazione, cos? come in quella illustrata in figura 6, l'unit? di pompaggio 1 comprende due sensori di posizione 23 per rilevare le posizioni di finecorsa del pistone 4. I sensori 23 sono posizionati alle estremit? opposte del cilindro 3 e sono predisposti per prevenire danneggiamenti del pistone 4 in caso di anomalie relative al controllo della posizione.

L?unit? di pompaggio 1 comprende inoltre un dispositivo frenante 7 associato al motore elettrico 5, predisposto per bloccare il funzionamento dell'unit? di pompaggio 1 durante una condizione di riposo del sistema S, in cui non ? richiesta l'emissione del getto di fluido. In una o pi? forme di attuazione, il dispositivo frenante 7 ? un freno elettromagnetico comprendente un solenoide predisposto per bloccare l'unit? di pompaggio 1 durante una condizione di riposo del sistema S. Il freno elettromagnetico comprende mezzi a molla suscettibili di spingere un?ancora ferromagnetica in una posizione atta a mantenere il pistone 4 in una posizione bloccata, ed un elettromagnete predisposto per attirare magneticamente l?ancora in una posizione atta a consentire il funzionamento Pertanto, in una condizione normale di riposo in cui non ? richiesta l'emissione del getto di fluido, il dispositivo frenante 7 realizza un effetto frenante che blocca l'unit? di pompaggio 1. Si noti che il tempo complessivo per sbloccare il meccanismo di pompaggio risulta di circa 50 ms. Si noti inoltre che il dispositivo frenante 7 ? suscettibile di mantenere l?unit? di pompaggio 1 in pressione.

In una o pi? forme di attuazione, cos? come in quella illustrata nei disegni, l'unit? di pompaggio 1 comprende un accumulatore 15 predisposto per mettere a disposizione una riserva di fluido, regolando erogazione e pressione di alimentazione del fluido, in modo da tenere in pressione il circuito idraulico anche durante una condizione di riposo del sistema S, riducendo quindi il tempo complessivo di intervento per generare l?emissione del getto di fluido. L?accumulatore 15 ? inoltre predisposto per smorzare le forze di reazione e per evitare di dover installare delle molle di smorzamento all?interno dell?unit? di pompaggio 1, cos? da evitare un aumento di peso e complessit? dell?unit? di pompaggio 1.

Con riferimento alla figura 8, l?unit? di pompaggio 1 comprende una staffa di fissaggio 17 predisposta per assicurare il corpo di pompa 10 nel vano motore di un autoveicolo, preferibilmente fatta in acciaio. La staffa di fissaggio 17 ? dimensionata per evitare anomalie strutturali legate a fenomeni di micro-deformazioni plastiche cicliche locali indotte dal ciclo di sollecitazioni.

Grazie alle caratteristiche sopra descritte, l'unit? di pompaggio 1 ? suscettibile di realizzare il flusso di portata richiesto - con l'incremento di pressione necessario - per realizzare l'effetto desiderato. In una o pi? forme di attuazione, la pressione di iniezione sviluppata ? di 60 - 150 bar.

Come risulta evidente dalla descrizione che precede, l'unit? di pompaggio volumetrica 1 secondo l'invenzione ? predisposta per generare adeguate pressione e portata di un getto di fluido diretto sulla superficie stradale in un sistema anti-acquaplaning. Secondo le vantaggiose caratteristiche descritte in precedenza, l'unit? di pompaggio 1 ? realizzata in modo da garantire tempi di intervento particolarmente rapidi ed un funzionamento estremamente affidabile, risultando allo stesso tempo facilmente installabile a bordo di un autoveicolo.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione cos? come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Unit? di pompaggio (1) di un sistema (S) per evitare il fenomeno di aquaplaning in un autoveicolo (V), configurata per generare la pressione di funzionamento di un getto di fluido diretto su una superficie stradale, detta unit? di pompaggio (1) comprendendo:

- un corpo di pompa (10) entro cui ? ricavata una camera di pompaggio definita da un gruppo cilindro-pistone (2),

- in cui detto gruppo cilindro-pistone (2) comprende un cilindro (3) entro cui ? montato scorrevole un pistone (4) estendentesi lungo un asse di pompaggio (X1), detto cilindro (3) essendo collegabile con una tubazione di aspirazione (31) e una tubazione di mandata (32),

- in cui detto pistone (4) ? comandabile in avanzamento ed arretramento per variare il volume utile del cilindro (3), per mezzo di un meccanismo vite-madrevite (22) predisposto per convertire un movimento rotatorio in movimento lineare,

- un motore elettrico (5) comprendente un albero motore (50) estendentesi lungo un secondo asse (X2) sfalsato rispetto all'asse di pompaggio (X1) ed operativamente collegato al meccanismo vite-madrevite (22), - una trasmissione a cascata di ingranaggi (6) predisposta per trasmettere il movimento rotatorio dall?albero motore (50) al meccanismo vite-madrevite (22), garantendo il rapporto di trasmissione richiesto,

- un dispositivo frenante (7) predisposto per bloccare il funzionamento dell'unit? di pompaggio (1) durante una fase operativa dell?autoveicolo (V) in cui non ? richiesta l'emissione del getto di fluido.

2. Unit? di pompaggio (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il motore elettrico (5) e il gruppo cilindro-pistone (2) sono disposti affiancati l?uno rispetto all?altro, con detto asse di pompaggio (X1) e detto secondo asse (X2) paralleli tra loro, in modo da realizzare un corpo di pompa (10) avente una lunghezza complessiva adatta per l?installazione a bordo di un autoveicolo (V), in particolare in una zona del vano motore in prossimit? del paraurti anteriore.

3. Unit? di pompaggio (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il dispositivo frenante (7) ? un freno elettromagnetico comprendente un solenoide predisposto per frenare il motore (5) e mantenere il pistone (4) in una posizione bloccata, in modo da bloccare l'unit? di pompaggio (1) durante una condizione di riposo del sistema (S).

4. Unit? di pompaggio (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detto freno elettromagnetico comprende mezzi a molla suscettibili di spingere un?ancora ferromagnetica in una posizione atta a mantenere il pistone (4) in una posizione bloccata, ed un elettromagnete predisposto per attirare magneticamente l?ancora in una posizione atta a consentire il funzionamento.

5. Unit? di pompaggio (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta trasmissione a cascata di ingranaggi (6) comprende una pluralit? di ruote dentate includente una ruota conduttrice (60) solidale all'albero motore (50), operativamente collegata ad una ruota condotta (62) collegata al meccanismo vite-madrevite (22).

6. Unit? di pompaggio (1) secondo la rivendicazione 5, in cui detto meccanismo vite-madrevite (22) comprende: - uno stelo (19) assialmente spaziato entro il pistone (4) ed operativamente connesso alla ruota condotta (62), in modo che la ruota (62) comandi in rotazione lo stelo (19);

- una flangia tubolare (20) fissata ad un?estremit? (24) del pistone (4), recante una filettatura interna impegnata con una filettatura esterna ricavata lungo la superficie esterna dello stelo (19).

7. Unit? di pompaggio (1) secondo la rivendicazione 1, comprendente due sensori di posizione (23) predisposti per rilevare le posizioni di finecorsa del pistone (4), posizionati alle estremit? opposte del cilindro (3).

8. Unit? di pompaggio (1) secondo la rivendicazione 1, comprendente un accumulatore (15) predisposto per mettere a disposizione una riserva di fluido, in modo da tenere in pressione il circuito idraulico associato all?unit? di pompaggio (1) anche durante una condizione di riposo del sistema (S).

9. Sistema (S) per evitare il fenomeno di aquaplaning in un autoveicolo (V), comprendente:

- mezzi iniettori (9) atti a generare un getto di fluido su una superficie stradale, in cui i mezzi iniettori (9) sono associati ad almeno una ruota (W) dell'autoveicolo (V),

- almeno un?unit? di pompaggio (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, configurata per generare la pressione di funzionamento del getto di fluido.