ITMI20000787A1

ITMI20000787A1 - MOTORCYCLE TRANSMISSION DEVICE FOR MOTOR VEHICLE FANS

Info

Publication number: ITMI20000787A1
Application number: IT2000MI000787A
Authority: IT
Inventors: Piercarlo Boffelli; Erminio Depoli; Claudio Bellotti; Fabio Natale
Original assignee: Baruffaldi Spa
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-11
Also published as: IT1317212B1; ITMI20000787A0

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale DESCRIPTION of the Patent for Industrial Invention

Forma oggetto del presente trovato un dispositivo per la trasmissione del moto a ventole di raffreddamento del liquido refrigerante di autoveicoli. The present invention relates to a device for transmitting motion to fans for cooling the coolant of motor vehicles.

E' nota nella tecnica di raffreddamento dei liquidi refrigeranti contenuti nei radiatori di autoveicoli, la necessità di forzare aria sul radiatore stesso, al fine di ottenere una più rapida dissipazione di calore dal liquido verso l'esterno, detto flusso di aria forzata essendo ottenuto ponendo in rotazione una ventola, normalmente montata o direttamente sull'albero motore, o sull'albero della pompa dell'acqua, o su un albero rinviato e fisso, portante una puleggia che prende moto da una cinghia azionata dall'albero motore. It is known in the cooling technique of the coolants contained in the radiators of motor vehicles, the need to force air on the radiator itself, in order to obtain a more rapid dissipation of heat from the liquid towards the outside, said forced air flow being obtained by placing in rotation a fan, normally mounted either directly on the motor shaft, or on the shaft of the water pump, or on a driven and fixed shaft, carrying a pulley which is moved by a belt driven by the motor shaft.

E' anche noto che detta ventola deve essere posta in rotazione solamente al raggiungimento di una certa prefissata temperatura dell'acqua, rilevata tramite un termostato che aziona una frizione elettromagnetica la cui chiusura provoca l'avvio in rotazione della ventola. It is also known that said fan must be rotated only when a certain predetermined water temperature is reached, detected by means of a thermostat which activates an electromagnetic clutch whose closure causes the fan to start rotating.

Più in dettaglio si richiede che una ventola per autoveicolo possa ruotare: More in detail, a motor vehicle fan is required to rotate:

- a velocità ridotta rispetto a quella dell'albero di trasmissione per raffreddamenti in condizioni di bassa temperatura esterna, - at reduced speed compared to that of the transmission shaft for cooling in conditions of low external temperature,

- a velocità pari o addirittura maggiori di quella dell'albero di trasmissione corrispondentemente a temperature esterne più elevate o all'uso in condizioni gravose che determinano il surriscaldamento del motore, - at speeds equal to or even greater than that of the drive shaft correspondingly to higher external temperatures or use in severe conditions which cause the engine to overheat,

- a velocità nulla, ovvero con ventola che non ruota affatto e si mantiene in condizioni di folle rispetto all'albero di trasmissione, per temperature particolarmente basse alle quali l'ulteriore raffreddamento è inutile o addirittura dannoso. - at zero speed, that is with the fan that does not rotate at all and remains in neutral conditions with respect to the transmission shaft, for particularly low temperatures at which further cooling is useless or even harmful.

Nel tentativo di ottenere tali comportamenti sono stati realizzati degli innesti di tipo misto con frizioni ad attrito a comando elettromagnetico e giunti a trascinamento basati sullo sfruttamento di correnti parassite generate dalla rotazione di un elemento conduttore in vicinanza di magneti permanenti. In an attempt to obtain these behaviors, clutches of a mixed type with electromagnetically controlled friction clutches and drag joints based on the exploitation of eddy currents generated by the rotation of a conducting element in the vicinity of permanent magnets have been made.

Un esempio di tali innesti è ad esempio noto da EP-0 317 703 in cui è descrìtto un giunto che prevede una prima ed una seconda frizione elettromagnetica, tra loro concentriche e una terza frizione a correnti di Foucault. Seppur funzionale tale soluzione presenta un limite derivante dalla necessità di impiegare un cuscinetto speciale formato da tre anelli tra loro concentrici, fatto che rende particolarmente costosa l'attuazione del dispositivo a causa della necessità di realizzare un cuscinetto non disposnibili da commercio. Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un dispositivo di trasmissione del moto di rotazione ad una ventola di raffreddamento del liquido refrigerante di autoveicoli, che consenta di far girare la ventola con un numero di giri determinabile in funzione della effettiva necessità di raffreddamento del motore, il che include anche la possibilità di mantenere ferma la ventola in posizione di folle, il quale risulti formato da parti il più possibile standard e con elementi di innesto disposti il più possibile vicino in senso assiale alla carcassa del motore. An example of such clutches is known for example from EP-0 317 703 in which a joint is described which provides a first and a second electromagnetic clutch, concentric to each other and a third eddy current clutch. Although functional, this solution has a limitation deriving from the need to use a special bearing formed by three concentric rings, which makes the implementation of the device particularly expensive due to the need to make a bearing not available on the market. The technical problem therefore arises of providing a device for transmitting the rotation motion to a cooling fan for the coolant of motor vehicles, which allows the fan to rotate with a number of revolutions that can be determined according to the actual need for cooling the engine, which also includes the possibility of keeping the fan stationary in the neutral position, which is made up of parts that are as standard as possible and with coupling elements arranged as close as possible axially to the motor casing.

Tale problema tecnico è risolto secondo il presente trovato da un dispositivo di trasmissione del moto ad una ventola di raffreddamento del liquido refrigerante di un'autoveicolo, comprendente mezzi di generazione del moto, una prima frizione elettromagnetica il cui innesto/disinnesto determina una rotazione della ventola con un numero di giri pari a quello dei mezzi di generazione del moto/ nullo; una seconda frizione elettromagnetica il cui innesto/disinnesto determina l'innesto di una terza frizione che porta in rotazione la ventola con numero di giri inferiore/nullo rispetto a quello dei mezzi di generazione del moto, in cui il rotore di detta terza frizione è montato su un primo cuscinetto coassialmente calettato su detti mezzi di generazione del moto e detto supporto della ventola è montato su un secondo cuscinetto coassialmente calettato su detti mezzi di generazione del moto in posizione adiacente a detto primo cuscinetto. This technical problem is solved according to the present invention by a device for transmitting motion to a cooling fan of the coolant of a motor vehicle, comprising motion generation means, a first electromagnetic clutch whose engagement / disengagement causes rotation of the fan with a number of revolutions equal to that of the motion generation means / zero; a second electromagnetic clutch whose engagement / disengagement determines the engagement of a third clutch which rotates the fan with a number of revolutions lower / zero than that of the motion generating means, in which the rotor of said third clutch is mounted on a first bearing coaxially keyed on said motion generating means and said fan support is mounted on a second bearing coaxially keyed on said motion generating means in a position adjacent to said first bearing.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione del trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati nei quali si mostra: More details can be found from the following description of a non-limiting example of embodiment of the invention made with reference to the attached drawings which show:

in figura 1 : una sezione assiale schematica del dispositivo di trasmissione del moto alla ventola secondo il presente trovato, in figura 2 : una figura analoga a quella di fig.l di un esempio di attuazione in variante del dispositivo di trasmissione secondo il trovato. in figure 1: a schematic axial section of the device for transmitting the motion to the fan according to the present invention; in figure 2: a figure similar to that of fig. 1 of a variant embodiment of the transmission device according to the invention.

Come illustrato nell'unica fig.1, il dispositivo di trasmissione del moto ad una ventola 1 di raffreddamento per autoveicoli è interposto tra la ventola 1 stessa e mezzi di azionamento 20 solidali ad una puleggia 3 collegata all'albero motore tramite una cinghia schematizzata in 3a. Per comodità di descrizione nel seguito si intenderà come direzione longitudinale quella coincidente /parallela all'asse longitudinale dei mezzi di azionamento 20. As illustrated in the single fig. 1, the device for transmitting motion to a cooling fan 1 for motor vehicles is interposed between the fan 1 itself and drive means 20 integral with a pulley 3 connected to the drive shaft by means of a belt schematized in 3a. For convenience of description, the longitudinal direction will be understood in the following as that coinciding with / parallel to the longitudinal axis of the actuation means 20.

Più in dettaglio i mezzi di azionamento comprendono un supporto 21 vincolato alla puleggia 3, a sua volta montata su un cuscinetto 11 calettato su una sede 12a di una flangia fissa 12 di supporto, solidale al basamento 10 del motore. More in detail, the actuation means comprise a support 21 attached to the pulley 3, in turn mounted on a bearing 11 keyed onto a seat 12a of a fixed support flange 12, integral with the base 10 of the motor.

Su detto supporto 21 rotante è montato un primo cuscinetto 22 che porta una staffa 23 vincolata tramite opportuni mezzi 23a alla carcassa del motore e a sua volta portante una coppia di elettromagneti anulari 32 e 42 tra loro concentrici, costituenti i mezzi di comando elettromagnetico di rispettive frizioni 30 e 40 aventi un unico rotore 34 solidale all'elemento 21-di generazione del moto. Mounted on said rotating support 21 is a first bearing 22 which carries a bracket 23 constrained by suitable means 23a to the motor casing and in turn carrying a pair of annular electromagnets 32 and 42 concentric with each other, constituting the electromagnetic control means of respective clutches 30 and 40 having a single rotor 34 integral with the motion generating element 21.

La prima frizione 30, che è radialmente più esterna, presenta una rispettiva ancora 33 resa solidale, tramite una membrana 33a elasticamente deformabile in senso assiale, ad una campana la di supporto della ventola 1, montata su un cuscinetto lb calettato sul supporto rotante 21. The first clutch 30, which is radially outermost, has a respective anchor 33 made integral, by means of a membrane 33a elastically deformable in an axial direction, to a bell 1a for supporting the fan 1, mounted on a bearing 1b keyed on the rotating support 21.

In posizione radialmente corrispondente a quella del secondo elettromagnete 42 è disposta l'ancora 43 della seconda frizione 40; detta ancora 43 è a sua volta resa solidale, tramite una relativa membrana 43a elasticamente deformabile in senso assiale, ad un disco 61 costituente il rotore di una terza frizione 60 del tipo a induzione basata sulle correnti di Foucault o correnti parassite. The anchor 43 of the second clutch 40 is arranged in a position radially corresponding to that of the second electromagnet 42; said anchor 43 is in turn made integral, by means of a relative membrane 43a elastically deformable in an axial direction, to a disk 61 constituting the rotor of a third clutch 60 of the induction type based on eddy currents or eddy currents.

Detto rotore 61 è a sua volta montato su un relativo cuscinetto 61a calettato sul suporto rotante 21. Said rotor 61 is in turn mounted on a relative bearing 61a keyed on the rotating support 21.

Come detto, la seconda frizione 60 è del tipo ad induzione basata sulle correnti parassite o di Foucault e comprende una pluralità di magneti permanenti 64 portati da un anello di contenimento 64a in materiale amagnetico solidale al rotore 61, e un primo anello 65 in materiale conduttivo portato da un secondo anello 65a, montato su un supporto amagnetico costituito da una parte 65b del supporto la della ventola 1. As mentioned, the second clutch 60 is of the induction type based on eddy currents or eddy currents and comprises a plurality of permanent magnets 64 carried by a containment ring 64a in non-magnetic material integral with the rotor 61, and a first ring 65 in conductive material carried by a second ring 65a, mounted on a non-magnetic support consisting of a part 65b of the support la of the fan 1.

In tal modo il rotore 61 e i magneti 64 costituiscono gli elementi di concatenamento a induzione con l'anello 65 atti a trascinare in rotazione la campana la e quindi la ventola 1. In this way the rotor 61 and the magnets 64 constitute the elements of induction linkage with the ring 65 suitable for driving the bell 1a and therefore the fan 1 in rotation.

Il funzionamento del giunto è il seguente: The operation of the joint is as follows:

- se si mantiene disattivato l'elettromagnete 32, l'ancora 33 della frizione 30 rimane staccata dal rotore 31 e la ventola 1 rimane ferma in condizione di folle rispetto al cannotto 21 di generazione del moto; - if the electromagnet 32 is kept deactivated, the anchor 33 of the clutch 30 remains detached from the rotor 31 and the fan 1 remains stationary in the neutral condition with respect to the motion generating sleeve 21;

- se si attiva l'elettromagnete 32 della prima frizione 30, si richiama l'ancora 33 a contatto con il rotore 31 con il quale inizia a ruotare, portando in rotazione la campana la, quindi la ventola 1, con un numero di giri pari a quello dell'albero di azionamento; - if the electromagnet 32 of the first clutch 30 is activated, the anchor 33 is recalled in contact with the rotor 31 with which it begins to rotate, causing the bell la, then the fan 1, to rotate with an equal number of revolutions to that of the drive shaft;

- se si mantiene disattivato l'elettromagnete 32 della prima frizione 30 e si attiva l'elettromagnete 42 si provoca il richiamo dell'ancora 43 a contatto del rotore 31 che, iniziando a ruotare, determina il concatenamento della seconda frizione 60 con la campana la e la conseguente rotazione della ventola 1. Detta rotazione provoca il formarsi di correnti parassite d'induzione tra gli elementi 64 e 65 della frizione 60 la quale trascina in rotazione la campana la, quindi la ventola 1. - if the electromagnet 32 of the first clutch 30 is kept deactivated and the electromagnet 42 is activated, the anchor 43 is triggered in contact with the rotor 31 which, starting to rotate, determines the linking of the second clutch 60 with the bell. and the consequent rotation of the fan 1. Said rotation causes the formation of eddy currents of induction between the elements 64 and 65 of the clutch 60 which rotates the bell 1a, then the fan 1.

Poiché il trascinamento della campana da parte del rotore 61 avviene con uno scorrimento relativo, la ventola girerà con una velocità inferiore rispetto a quella dell'albero 21. Since the dragging of the bell by the rotor 61 occurs with a relative sliding, the fan will rotate with a lower speed than that of the shaft 21.

Si rileva pertanto come il dispositivo di trasmissione secondo il trovato sia atto a determinare le tre richieste velocità di rotazione della ventola (numero di giri pari/inferiore/nullo rispetto all'albero di generazione del moto) senza elevati carichi rotanti a sbalzo sul supporto fisso, in quanto l'elettromagnete della seconda frizione può essere di dimensioni molto ridotte. It is therefore noted that the transmission device according to the invention is able to determine the three required rotation speeds of the fan (number of revolutions equal / lower / zero with respect to the motion generating shaft) without high rotating cantilever loads on the fixed support. , as the electromagnet of the second clutch can be very small.

Si prevede inoltre che la terza frizione possa essere di tipo ad isteresi magnetica anziché ad induzione. In questo caso sul rotore 61 vengono disposti i magneti permanenti 64 portati da un anello 64a, mentre alla campana la è vincolato un anello in materiale magneticamente semiduro. Il funzionamento del dispositivo con terza frizione ad isteresi magnetica rimane sostanzialmente inalterato rispetto a quello del dispositivo con terza frizione ad induzione. It is also envisaged that the third clutch may be of the magnetic hysteresis rather than induction type. In this case the permanent magnets 64 carried by a ring 64a are arranged on the rotor 61, while a ring made of magnetically semi-hard material is attached to the bell la. The operation of the device with a third clutch with magnetic hysteresis remains substantially unchanged with respect to that of the device with a third induction clutch.

In fig.2 è illustrato un esempio di attuazione in variante del dispositivo secondo il trovato: in detta fig. 2 le parti che non hanno subito modifiche rispetto alla fig. 1 sono indicate con gli stessi riferimenti. In tale configurazione si prevede che il supporto 121 sia fisso e vincolato al basamento 12 del motore. Conseguentemente il rotore 134 delle frizioni elettromagnetiche 30 e 40 è svincolato dal supporto 121 stesso e reso solidale ad un cannotto 135 le cui opposte estremità presentano relative flange 135a e 135b per l'accoppiamento rispettivamente con la puleggia 3 e con il rotore 134; corrispondentemente i magneti 32 e 42 sono vincolati al supporto fisso 121. Con tale configurazione si ottiene l'ulteriore vantaggio di poter ripartire in modo ancora più favorevole i pesi del dispositivo in quanto sul cuscinetto 11 della puleggia 3 grava solamente il ridotto peso del rotore 134 e del cannottto 135, mentre la maggior parte del peso che grava a sbalzo viene caricato sul supporto fisso 121 che, non dovendo ruotare, può essere dimensionato secondo necessità. Si rileva inoltre come sia possibile evitare anche gli staffaggi 23,23a in quanto i magneti sono solidali al suporto fisso 121. Fig. 2 shows an example of a variant embodiment of the device according to the invention: in said fig. 2 the parts that have not undergone modifications with respect to fig. 1 are indicated with the same references. In this configuration, the support 121 is provided to be fixed and constrained to the crankcase 12 of the engine. Consequently, the rotor 134 of the electromagnetic clutches 30 and 40 is released from the support 121 itself and made integral with a sleeve 135 whose opposite ends have relative flanges 135a and 135b for coupling respectively with the pulley 3 and with the rotor 134; correspondingly, the magnets 32 and 42 are constrained to the fixed support 121. With this configuration, the further advantage is obtained of being able to distribute the device weights in an even more favorable manner since only the reduced weight of the rotor 134 weighs on the bearing 11 of the pulley 3. and of the sleeve 135, while most of the cantilevered weight is loaded on the fixed support 121 which, not having to rotate, can be sized according to need. It is also noted that it is also possible to avoid the brackets 23, 23a as the magnets are integral with the fixed support 121.

Il funzionamento del dispositivo rimane per il resto invariato. The operation of the device remains otherwise unchanged.

Claims

CLAIMS 1) Device for transmitting motion to a fan (1) for cooling the coolant of a motor vehicle, comprising - means (3) of motion generation, - a first electromagnetic clutch (30) whose engagement / disengagement determines a rotation of the fan with a number of revolutions equal to that of the motion generating means / zero; - a second electromagnetic clutch (40) whose engagement / disengagement determines the engagement of - a third clutch (60) which rotates the fan with a lower / zero number of revolutions compared to that of the motion generating means; characterized by the fact that: - the rotor (61) of said third clutch is mounted on a first bearing (61a) coaxially keyed on said motion generation means (21) and - said support (1a) of the fan (1) is mounted on a second bearing (1b) coaxially keyed on said motion generation means (21) in a position adjacent to said first bearing.

2) Device according to claim 1 characterized by the fact that said first (30) and second (40) clutch are concentric with each other.

3) Device according to claim 1 characterized in that the rotor (61) of the third clutch (60) is axially arranged between the rotor (34) of the two electromagnetic clutches (30,40) and the support (la) of the fan (1) .

4) Device according to claim 1 characterized in that the fan (1) is idle mounted on a rotating support (21) connected to the motion generating means (3).

5) Device according to claim 4 characterized in that the rotor (34) of said electromagnetic clutches (30,40) is integral with said rotating support (21).

6) Device according to claim 1 characterized in that the fan (1) is mounted idle on a fixed support (121).

7) Device according to claim 6 characterized by the fact that said fixed support (121) is constrained to the base (12) of the engine.

8) Device according to claim 6 characterized in that the rotor (134) of the electromagnetic clutches (30,40) is connected by means (135) to the motion generation means (3).

9) Device according to claim 8 characterized in that said means for connecting the rotor (134) to the motion generating means consist of a sleeve (135) with flanges (135a, 135b) at the opposite ends.

10) Device according to claim 6 characterized in that the magnets (32,42) of the electromagnetic clutch (30,40) are integral with the fixed support (121).

11) Device according to claim 1 characterized in that said third clutch (60) is of the eddy current type.

12. Device according to claim 1 characterized in that said third clutch is of the magnetic hysteresis type.