IT202100025901A1

IT202100025901A1 - Puleggia filtrante migliorata

Info

Publication number: IT202100025901A1
Application number: IT102021000025901A
Authority: IT
Inventors: Gianluca Cariccia; Andrea Guala; Rose Gilberto Delle
Original assignee: Dayco Europe Srl
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2023-04-08
Also published as: WO2023057913A1; CN118176371A; US12385560B2; EP4413281A1; US20240410459A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?PULEGGIA FILTRANTE MIGLIORATA?

SETTORE TECNICO

La presente invenzione ? relativa ad una puleggia filtrante, in particolare per una trasmissione a cinghia di un motore a combustione interna per un autoveicolo.

La presente invenzione trova una sua applicazione preferita, bench? non esclusiva, nella puleggia di azionamento di un alternatore di un motore a combustione interna. A tale applicazione si far? riferimento nel seguito a titolo esemplificativo, essendo peraltro chiaro che la puleggia dell?invenzione pu? essere utilizzata come puleggia motrice collegata all?albero motore o come puleggia condotta per il trascinamento di un qualsiasi altro accessorio del motore stesso, ad esempio una macchina elettrica reversibile con funzione di generatore e motore

STATO DELL?ARTE NOTA

Negli autoveicoli ? noto l?impiego di una puleggia filtrante per il trascinamento dell?alternatore tramite la cinghia della trasmissione accessori.

Tale puleggia comprende un mozzo atto ad essere collegato al rotore dell?alternatore, una corona anulare provvista di un profilo atto a cooperare con la cinghia ed un?unit? filtrante interposta tra il mozzo e la corona della puleggia per evitare di sottoporre la cinghia a sovraccarichi dinamici in presenza di vibrazioni torsionali dell?albero motore o di rapide variazioni di velocit? del motore stesso.

L?unit? filtrante comprende generalmente una molla, ad esempio una molla elicoidale o a spirale, oppure una pluralit? di molle o altri elementi elastici disposti circonferenzialmente tra il mozzo e la corona.

Poich? l?alternatore presenta un?inerzia equivalente relativamente elevata e tende a trascinare la puleggia in presenza di riduzioni istantanee della velocit? dell?albero motore, ? noto incorporare nell?unit? filtrante una ruota libera atta a trasmettere unidirezionalmente il moto della corona al mozzo (condizione di funzionamento normale) ma a disaccoppiare il mozzo dalla corona in caso di inversione della coppia.

L?introduzione di sistemi start-stop nei quali viene utilizzata una macchina elettrica reversibile avente la funzione di motore di avviamento o di alternatore a seconda delle condizioni operative rende impossibile l?utilizzo di una puleggia filtrante con ruota libera perch? questa disaccoppierebbe la macchina elettrica, quando motrice, dalla trasmissione a cinghia.

Per risolvere questo problema, sono state proposte soluzioni in cui l?unit? filtrante comprende una molla vincolata alle sue estremit? a rispettivi elementi accoppiati rispettivamente al mozzo ed alla puleggia con una libert? di rotazione relativa di ampiezza prefissata.

Un esempio di soluzione nota a tale problema ? illustrata in WO 2015/198277 A1. Tuttavia tale soluzione non risulta ancora sufficientemente ottimizzata per garantire le prestazioni tecniche desiderate. Altres? tale soluzione risulta radialmente ed assialmente ingombrante.

E? dunque sentita l?esigenza di fornire una puleggia filtrante utilizzabile sia in un sistema start-stop che in un sistema di trasmissione convenzionale, la quale consenta di risolvere i problemi delle pulegge filtranti note sopra esposti.

Un altro scopo della presente invenzione ? realizzare una puleggia filtrante, la quale sia compatta ed economica da produrre.

SOMMARIO DELL?INVENZIONE

Il suddetto scopo ? raggiunto da una puleggia come rivendicato nelle rivendicazioni indipendenti allegate.

Ulteriori forme preferite di attuazione dell?invenzione sono realizzate secondo le rivendicazioni dipendenti o collegate alle rivendicazioni indipendenti summenzionate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati nei quali:

? figura 1 ? una vista in sezione longitudinale di una puleggia secondo l?invenzione;

? figura 2 ? una vista prospettica esplosa della puleggia di figura 1;

? figure 3 e 4 sono viste prospettiche, rispettivamente da diverse angolazioni, della puleggia di figura 1 con parti rimosse per chiarezza; e

? figure 5 e 6 sono viste prospettiche di rispettivi elementi facenti parte della puleggia secondo l?invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

Con riferimento alle figure 1 e 2, ? illustrata una puleggia 1 comprendente essenzialmente un mozzo 2 tubolare, una corona 3 tubolare esternamente coassiale al mozzo 2 e supportata in modo rotazionalmente libero su quest?ultimo ed una unit? filtrante 4 di trasmissione della coppia operativamente interposta tra il mozzo 2 e la corona 3. Il mozzo 2 e la corona 3 sono coassiali attorno ad un asse A longitudinale.

Il mozzo 2 ? atto ad essere rigidamente fissato ad un albero, non illustrato, di un organo accessorio di un motore a combustione interna, ad esempio un alternatore o una macchina elettrica reversibile con funzione di alternatore e di motore di avviamento in un sistema start-stop.

In particolare, il mozzo 2 comprende una porzione cilindrica 2a tubulare definente internamente una porzione di accoppiamento 2c con il suddetto albero tra una prima estremit? 2a? ed una seconda estremit? 2a?? della porzione cilindrica 2a. Il mozzo 2 comprende altres? una porzione flangiata 2b estendentesi radialmente da una 2a?? delle porzioni d?estremit? verso la corona 3 e provvista di una porzione radiale 2b? estendentesi perpendicolarmente all?asse A ed una porzione longitudinale 2b?? estendentesi a sbalzo dalla porzione radiale 2b? parallelamente all?asse A verso l?altra estremit? 2a? del mozzo 2.

La corona 3 comprende essenzialmente una porzione anulare 3a, la quale presenta un profilo 3b a gole multiple atto a cooperare con una cinghia 5 poli-V (di cui ? indicata schematicamente una sezione in figura 1). Il profilo 3b ? realizzato su di una superficie esterna 3? della corona 3 opposta ad una superficie interna 3?? cooperante con l?unit? filtrante 4.

La corona 3 ? supportata sul mozzo 2 tramite mezzi di supporto a rotolamento/strisciamento. In particolare, la puleggia 1 comprende un cuscinetto a rotolamento 6, ad esempio un cuscinetto a sfere, radialmente interposto tra la corona 3 e la prima estremit? 2a? del mozzo 2. In particolare, il cuscinetto a rotolamento 6 ? supportato sul mozzo 2 tramite un elemento di testata 7 piantato sulla prima estremit? 2a?, per necessit? di montaggio della puleggia 1.

D?altra parte, la puleggia 1 comprende un cuscinetto a strisciamento 8, ad esempio un anello realizzato in materiale ad attrito ridotto, radialmente interposto tra la corona 3 e la seconda estremit? 2a?? del mozzo 2, cio? tra la porzione longitudinale 2b?? e la superficie interna 3?? della corona 3.

Tra corona 3 e mozzo 2 ? dunque definito uno spazio 9 delimitato radialmente tra la superficie interna 3?? della corona 3 e dalla superficie esterna della porzione cilindrica 2a del mozzo 2 ed assialmente delimitata tra i mezzi di supporto a rotolamento/strisciamento sopra descritti.

La puleggia 1 pu? altres? comprendere un coperchio 10 configurato per delimitare assialmente una delle estremit? della puleggia 1, e vantaggiosamente configurato per essere alloggiato all?interno della corona 3, cio? cooperando radialmente a contatto con quest?ultima.

L?unit? filtrante 4 ? alloggiata nello spazio 9 e comprende essenzialmente una molla 11 di torsione, un elemento porta-molla 12, nel seguito detto carrier, cooperante una estremit? della molla 11 ed un anello di smorzamento 13 assialmente interposti tra il carrier e l?elemento di testata 7.

Il carrier 12 coopera a contato per scorrimento, cio? scorre assialmente a contatto, con l?elemento di testata 7. Facendo riferimento a figure 1 e 5, il carrier 12 ? di forma anulare e definisce una parete anulare 12? coassiale all?asse A ed una parete radiale 12?? estendentesi radialmente verso l?asse A a partire da un bordo assiale della porzione anulare 12?.

Tale parete radiale 12?? ? configurata per cooperare a strisciamento con la testata 7 da un primo lato, mentre da un secondo lato opposto al precedente definisce una profusione radiale interna 14 configurata per alloggiare un elemento ferma-molla 15. In particolare, l?elemento fermamolla 15 comprende un risalto assiale 16 estendentesi assialmente lungo l?asse A dalla protrusione radiale interna 14 e configurato per cooperare a contatto con un?estremit? della molla 11.

La parete anulare 12? definisce altres? un risalto assiale 17 estendentesi assialmente lungo l?asse A dal bordo assiale della porzione anulare 12? opposto alla parete radiale 12?? la cui funzione sar? descritta nel seguito. In particolare, il risalto assiale 17 si estende circonferenzialmente attorno all?asse A lasciando una sede 17? libera di angolo ? compreso tra 35? e 45?, preferibilmente 40?.

Come visibile nelle figure da 3 a 6, la porzione longitudinale 2b?? del mozzo 2 definisce un risalto 18 estendentesi assialmente lungo l?asse A rispetto alla porzione longitudinale 2b?? verso il carrier 11. In particolare, il risalto assiale 18 si estende circonferenzialmente attorno all?asse A lasciando una sede 18? libera di angolo ? compreso tra 130? e 150?, preferibilmente 140?.

La molla 11 ? preferibilmente una molla elicoidale con filo a sezione rettangolare e comprendente una pluralit? di spire avvolgentesi attorno all?asse A tra il carrier 12 e la porzione flangiata 2b del mozzo 2. Come sopra detto, una porzione d?estremit? della molla 11 coopera a contatto con il porta molla 15 mentre l?estremit? opposta coopera a contatto con un rispettivo porta molla, non visibile, realizzato nella porzione flangiata 2b. Conseguentemente, la porzione flangiata 2b ? configurata per avvolgere esternamente, in parte, la molla 11.

Lo smorzatore 13 comprende essenzialmente elemento anulare 19 in materiale polimerico avente sezione a forma di ?L? e dunque provvisto di una porzione longitudinale 19? radialmente interposta tra il carrier 12 e la superficie interna 3?? della corona 3 ed una porzione assiale 19?? assialmente interposta tra il carrier 12 e la testata 7. L?elemento anulare 19 ? accoppiato, per attrito o per accoppiamento di forma, al carrier 12 e dunque ne ? solidale attorno all?asse A.

La puleggia 1 comprende inoltre un giunto limitatore di coppia 20 comprendente essenzialmente una molla a nastro 21 (figure da 3 a 6) alloggiata nello spazio 9 e configurata per assolvere contemporaneamente alla funzione di ruota libera in entrambi i versi di rotazione relativa tra corona 3 e mozzo 2. Vantaggiosamente tale effetto di ruota libera ? fornito a differenti livelli di coppia trasmettibile tra mozzo 2 e corona 3 in un verso rispetto ad un altro.

In particolare, il giunto limitatore di coppia 20 ? dimensionato per cooperare a contatto con il mozzo 2 ed il carrier 12 per disaccoppiare la corona 3. In particolare, il giunto limitatore 21 ? alloggiato nello spazio 9 a contatto con la superficie interna 3??della corona 3.

In maggior dettaglio, la molla a nastro 21 ha forma sostanzialmente di anello aperto con due estremit? 21?, 21?? delimitanti fa loro uno spazio 22. La molla a nastro 21 ? montata con interferenza radiale all?interno della superficie radiale interna 3?? della corona 3, in particolare in una zona 23 lavorata a macchina. In particolare, la zona 23 ? lavorata a macchina per definire una superficie scanalata/ondulata, del tipo a ?millerighe? di dimensioni atte a consentire un attrito predefinito tra molla a nastro 21 e corona 3.

La molla a nastro 21 presenta una dimensione assiale sostanzialmente costante per tutta la sua estensione circonferenziale ed ? preferibilmente di sezione rettangolare.

Tuttavia, una 21? delle due porzioni d?estremit? 21?? definisce almeno un risalto 24, 25, 26. In particolare, secondo la forma realizzativa descritta,

- un primo risalto 24 si estende in direzione circonferenziale a partire dalla porzione d?estremit? 21? verso la porzione d?estremit? 21?? opposta all?interno dello spazio 22

-un secondo risalto 25 si estende assialmente lungo l?asse A da un bordo assiale della molla a nastro 21 verso il carrier 12; e

-un terzo risalto 26 si estende assialmente lungo l?asse A da un bordo assiale della molla a nastro 21 verso la porzione flangiata 2b del mozzo 2.

In particolare, il primo risalto 24 si estende in prossimit? del terzo risalto 26.

Il secondo risalto 25 ? assialmente dimensionato per cooperare a contatto in direzione circonferenziale con il risalto 17 definito dal carrier 12 mentre il terzo risalto 26 ? assialmente dimensionato per cooperare a contatto in direzione circonferenziale con il risalto 18 definito dal mozzo 2.

Il giunto limitatore di coppia 20 comprende altres? un elemento attuatore 27 alloggiato nello spazio 22 e configurato per cooperare a contatto con i risalti 17, 18 per aumentare o diminuire l?apertura della molla a nastro 21 quando l?elemento attuatore agisce con essi.

Vantaggiosamente l?elemento attuatore 27 comprende una leva 28, metallica, alloggiata nello spazio 22 e circonferenzialmente interposta tra le porzioni d?estremit? 21?, 21?? della molla a nastro 21 e configurata per cooperare a contatto con il risalto 24 e la porzione d?estremit? 21??, circonferenzialmente, ed estendentesi in direzione assiale per cooperare a contatto circonferenzialmente con i risalti 17 del carrier 12 e 18 del mozzo 2.

In particolare, la leva 28 presenta una forma trapezoidale ove la pianta della forma trapezoidale ? in senso circonferenziale e lo spessore in direzione radiale rispetto all?asse A. In particolare, dunque, la leva 28 comprende una porzione centrale 28? di forma sostanzialmente rettangolare ed una coppia di porzioni laterali 28?? rastremate e vantaggiosamente uguali tra loro.

Preferibilmente, l?angolo di inclinazione delle porzioni laterali 28?? rispetto alla porzione centrale 28? ? compreso tra 20? e 40?, vantaggiosamente 30?.

Il funzionamento della forma di realizzazione della puleggia 1 secondo l?invenzione sopra descritta ? il seguente.

In condizioni normali, ossia quando la corona 3 trascinata dalla cinghia 4 conduce il mozzo 2 e quindi tende a sopravanzarlo (?drive mode?), la molla 21 ruota solidalmente alla corona 3 ed il mozzo 2 ? resistente.

Immaginando una condizione di partenza in cui una delle porzioni laterali 28?? dell?attuatore 28 ? a contatto con il risalto 18, la molla a nastro 21 tender? a muoversi in senso orario rispetto all?asse A trascinata dalla corona 3. L?attuatore 28 si muove all?interno della sede 18? (figura 5) fino a quando (figura 6) il risalto 26 della molla 21 non entra in contatto con il risalto 18. A partire da tale condizione, la leva 28 si dispone inclinata in quanto spinta tangenzialmente tra le porzioni 21?, 21?? dalla spinta tra il risalto 17 e la porzione laterale 28?? opposta. In questo modo, ne aumenta l?apertura, aumentando l?aderenza tra quest?ultima e la superficie interna della corona 3. Durante tale movimento, il risalto 25 agisce a contatto con il risalto 17 dell?elemento di testata 7. In questo modo, la molla 11 viene caricata a torsione e trasmette coppia al mozzo 2 essendo vincolata nell?opposta porzione flangiata 2b. Se la coppia trasmessa dalla corona 3 continua ad aumentare, ad un certo punto la molla a nastro 21 slitta rispetto alla superficie interna 3?? della corona 3, mancando l?aderenza necessaria e disaccoppiando cos? la corona 3 ed il mozzo 2.

Nel caso in cui, invece, il mozzo 2 tenda a sopravanzare la corona 3 (?overrunning?), la molla 21 ruota solidalmente alla corona 3 ed ? resistente rispetto al mozzo 2.

Immaginando di trovarsi nella condizione di disaccoppiamento prima descritta, la corona 3 tender? a ruotare in senso antiorario rispetto al mozzo 2 andando a disaccoppiare la leva 28 dal risalto 18. In tale condizione la molla 11 tender? a scaricarsi e la molla a nastro 21, portata dalla corona 3 continuer? a ruotare in senso antiorario trascinata dal risalto 17 a contatto con il risalto 25 all?interno della sede 17?. Tale condizione continua fino a quanto la porzione laterale 28?? della leva 28 contatta il risalto 17 dall?altro lato della sede 17 e tende a chiudere la molla 21 che slitta.

Qualora la leva 28 non sia presente, il funzionamento ? analogo e nella condizione di driving torque l?accoppiamento avviene direttamente tra i risalti 17, 18 e 25, 26.

Da quanto precede, risultano evidenti i vantaggi di una puleggia 1 secondo l?invenzione.

Rispetto alle soluzioni note che prevedono l?impiego di una ruota libera, la presente invenzione dotata di giunto di limitatore di coppia 20 consente di ottenere un accoppiamento bidirezionale fra mozzo e puleggia, almeno entro un campo di coppie predeterminato, rendendo possibile l?impiego della puleggia in sistemi start-stop.

Rispetto alle soluzioni descritte la funzione di limitazione angolare ? svolta direttamente dal giunto limitatore di coppia 20, opportunatamente dimensionato. In particolare, grazie agli intervalli angolari ?, ?, differenti tra loro ? possibile ottimizzare tali valori tra driving torque e overruning.

In particolare, l?angolo ? ? particolarmente ridotto al fine di garantire lo slittamento della molla non appena si ravvisi una condizione di overruning, evitando cos? urti che provocano rumore e riducono la vita utile della puleggia 1.

Inoltre, la forma trapezoidale della leva 28 ? particolarmente ottimizzata al fine di garantire l?apertura della molla 21 ed al contempo sufficiente resistenza strutturale.

In generale, la puleggia filtrante qua illustrata ha bassi ingombri radiali ed assiali e presenta un contenuto numero di elementi. Dunque, la sua fabbricazione risulta economica ed il suo montaggio facilitato.

Risulta infine chiaro che alla puleggia 1 secondo la presente invenzione possono essere apportate modifiche e varianti che tuttavia non escono dall?ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.

In particolare, la molla 21 potrebbe essere accoppiata al mozzo 2 anzich? alla corona 3.

La leva 28, come detto, pu? essere omessa nel caso in cui l?aderenza tra la molla 21 e la superficie 3?? della corona 3 (o del mozzo 2) nel ?drive mode? sia sufficiente a trasmettere le coppie richieste.

Chiaramente, i valori angolari delle sedi 17? e 18? possono variare in funzione della necessit? della trasmissione veicolare.

La puleggia pu? essere impiegata come puleggia motrice sull?albero motore anzich? sull?alternatore e pu? essere utilizzata anche su un alternatore di tipo convenzionale o su qualsiasi altro accessorio.