ITMI20010180A1 - Avviatore per un motore a combustione interna - Google Patents

Description

Descrizione

Stato dell'arte

L'invenzione concerne un avviatore, per un motore a combustione interna, avente le caratteristiche menzionate nella definizione introduttiva della rivendicazione 1. In questa definizione introduttiva ricadono a titolo di esempio gli avviatori a rinvio che lavorano secondo il principio dell'innesto a comando elettromagnetico del pignone e che presentano un giunto unidirezione a rulli.

La definizione presa di forza dell'elettromotore è qui da intendersi nel senso che, nel caso di una trasmissione inserita a valle dell'elettromotore, la presa di forza di questa trasmissione ricade sotto la definizione citata. Stato dell'arte

Per attuare l'operazione di avviamento di un motore a combustione interna vengono prevalentemente utilizzati elettromotori, laddove nel caso normale per l'avviamento del motore a combustione interna un pignone dell'avviatore viene portato ad ingranare con la dentatura del volano. Gli elettromotori utilizzati per l'avviamento di motori a combustione interna sono di norma motori a corrente continua, motori a corrente alternata, oppure motori trifase.

In qualità di motorino di avviamento si addice in special modo il motore elettrico eccitato in serie a corrente continua, dato che esso sviluppa l'elevata coppia iniziale necessaria per vincere le resistenze all'avviamento e per accelerare le masse del propulsore. Ciò è necessario poiché, in occasione di ciascuna operazione di avviamento, vengono opposte considerevoli resistenze dovute alla compressione del motore, all'attrito dei pistoni ed all'attrito dei supporti. Un ruolo essenziale per l'operazione di avviamento del motore a combustione interna giocano inoltre la tipologia costruttiva, nonché il numero dei cilindri del motore, il lubrificante utilizzato e la temperatura attuale del motore .

La coppia dell'avviatore viene trasmessa all'albero a gomiti del motore a combustione interna prevalentemente attraverso un pignone ed una corona dentata sul volano. Sporadicamente si opta però anche per cinghie trapezoidali, cinghie dentate, catene, oppure per la trasmissione diretta sull'albero a gomiti. A motivo del grande rapporto di trasmissione tra pignone dell'avviatore e corona dentata del volano del motore, l'avviatore a pignone è tuttavia quello che meglio si addice per un'operazione di avviamento, dato che esso può essere dimensionato per una bassa coppia con elevato numero di giri. Questo dimensionamento permette di mantenere piccole le dimensioni e la massa dell 'avviatore.

L'avviatore deve far ruotare il motore a combustione interna con un numero di giri minimo, che viene chiamato numero di giri di avviamento, affinché anche in presenza di condizioni di funzionamento sfavorevoli possa essere formata la miscela di aria e carburante necessaria al funzionamento autonomo nel caso del motore Otto, rispettivamente possa essere raggiunta la temperatura di autoaccensione nel caso del motore diesel. L'avviatore deve inoltre assecondare il motore a combustione interna, dopo le prime accensioni, nel raggiungimento del numero di giri di funzionamento autonomo di questo.

Indipendentemente dalla speciale configurazione, il movimento di rotazione negli avviatori del genere in questione viene trasmesso per mezzo di un giunto unidirezionale. Attraverso l'inserimento del giunto unidirezionale nella catena motrice dell'avviatore viene assicurato che il motore a combustione interna, durante l'aumento della velocità di rotazione, non porti l'avviatore a ruotare con un numero di giri inaccettabilmente elevato .

In qualità di giunto unidirezionale trovano impiego prevalentemente il giunto unidirezionale a rulli, il giunto unidirezionale a lamelle ed il giunto unidirezionale a dentatura frontale, laddove in special modo nel caso degli avviatori per automobili trovano quasi esclusivamente impiego i giunti unidirezionali a rulli. I noti giunti unidirezionali a rulli presentano un anello dello scatto libero con una curva di rotolamento dei rulli. L'anello dello scatto libero è una parte del trascinatore ed è accoppiato con l'albero dell'indotto attraverso una filettatura a passo rapido. Tra l'albero posto all'interno del pignone ed il giunto unidirezionale, che gira all'esterno, del trascinatore viene stabilito un vincolo dinamico tramite rulli cilindrici. I rulli cilindrici possono muoversi sulla curva di rotolamento. Molle di compressione spingono i rulli, nello stato di riposo, nella parte rastremantesi dello spazio esistente tra la curva di rotolamento dell'anello dello scatto libero e la parte cilindrica dell'albero del pignone. Assicurato è in seguito a ciò che, quando l'avviatore entra in funzione, il pignone possa accoppiarsi con l'albero dell'indotto. Quando l'albero dell'indotto dell'avviatore è in presa i rulli cilindrici si bloccano nello spazio rastremantesi. Se invece il motore a combustione interna in fase di avviamento fa girare il pignone dell'avviatore con un numero di giri maggiore rispetto al numero di giri di funzionamento al minimo dell'indotto dell'avviatore, allora i rulli si disimpegnano e si spostano nella parte che si allarga dello spazio. Questa operazione ha luogo in antagonismo alla forza delle molle di compressione. L'accoppiamento con vincolo dinamico tra pignone ed indotto viene pertanto eliminato attraverso il giunto unidirezionale a rulli.

La fabbricazione di tali giunti unidirezionali a rulli avviene abitualmente tramite il procedimento di estrusione ed è pertanto onerosa e costosa. In special modo nel caso degli avviatori a rinvio aventi potenza piuttosto piccola, per esempio pari a meno di 1,0 kW, ciò si ripercuote sfavorevolmente dato che la pressione dei costi nel caso di questa classe di avviatori è particolarmente alta.

Vantaggi dell'invenzione

Per il fatto che l'accoppiamento con vincolo dinamico, nel caso dell'avviatore di cui all'invenzione, non viene stabilito attraverso un giunto unidirezionale a rulli, bensì attraverso quantomeno un cuneo di arresto che è disposto tra il primo elemento girevole ed il secondo elemento girevole, l'avviatore può essere complessivamente fabbricato in modo economicamente favorevole.

Al fine di impedire un reciproco incastrarsi od incunearsi delle parti che possono muoversi l'una relativamente all'altra può essere vantaggioso il fatto che siano previsti quantomeno due cunei di arresto .

La presa di forza dell'avviatore è di preferenza costituita da un pignone che gira attorno all'asse di rotazione ed il primo elemento girevole è formato da un disco disposto coassialmente rispetto all'asse di rotazione.

Il secondo elemento girevole può essere formato da un involucro che presenta quantomeno un percorso conico armonizzato al quantomeno unico cuneo di arresto, laddove l'involucro è disposto, preferibilmente quantomeno per settori, coassialmente rispetto all'asse di rotazione.

Il quantomeno unico cuneo di arresto, nonché il quantomeno unico percorso conico, a questo armonizzato, sono preferibilmente conici nel senso circonferenziale dell'asse di rotazione 20. In proposito, il quantomeno unico percorso conico spinge il quantomeno unico cuneo di arresto contro il disco per stabilire l'accoppiamento con vincolo dinamico .

Coassialmente rispetto all'asse di rotazione sono di preferenza disposti svariati cunei di arresto e l'involucro presenta un numero di percorsi conici corrispondente al numero dei cunei di arresto .

A seconda della forma di realizzazione, cunei di arresto possono essere disposti solo su un lato, oppure su entrambi i lati del disco.

Per l'appoggio dei cunei di arresto può essere prevista quantomeno una molla circonferenziale, disposta coassialmente rispetto all'asse di rotazione. Quando cunei di arresto sono disposti su entrambi i lati del disco sono di preferenza previste due molle circonferenziali, una delle quali è associata ai cunei di arresto disposti sul primo lato del disco, mentre l'altra è associata ai cunei di arresto disposti sull'altro lato del disco.

La distanza tra il disco ed i settori dell'involucro, che si estendono radialmente relativamente all'asse di rotazione, diventa preferibilmente più grande all'aumentare del raggio, vale a dire che i percorsi conici non sono orientati perpendicolarmente rispetto all'asse di rotazione. Può in seguito a ciò essere assicurata una sicura apertura del giunto unidirezionale nella direzione dello scatto libero.

A seconda della forma di realizzazione il giunto unidirezionale può essere disposto sull'albero condotto dell'avviatore in modo scorrevole oppure stazionario.

Quando l'avviatore presenta un supporto intermedio, il giunto unidirezionale ed un rotismo epicicloidale presentante un porta-satelliti possono essere disposti nel supporto intermedio. In questo caso il disco può essere spinto, tramite il quantomeno unico cuneo di arresto, contro un secondo disco e contro il porta-satelliti al fine di stabilire l'accoppiamento con vincolo dinamico.

Per quanto esistente, il secondo disco può essere fabbricato con lo stesso materiale del quantomeno unico cuneo di arresto.

Una corona a dentatura interna può inoltre essere parte integrante del supporto intermedio ed il pignone può essere disposto in modo traslabile sull'albero condotto dell'avviatore.

L'avviatore di cui all'invenzione può per esempio essere un avviatore a rinvio.

Una fabbricazione particolarmente favorevole è possibile quando il quantomeno unico percorso conico e/oppure altri componenti dell'avviatore sono elementi imbutiti, laddove il quantomeno unico cuneo di arresto è fabbricato preferibilmente in metallo e/oppure in materia plastica.

Disegni

Esempi di realizzazione dell'invenzione vengono in appresso illustrati più nel dettaglio in relazione ai disegni relativi.

Qui fanno vedere:

figura 1 una rappresentazione di principio in sezione di un noto avviatore a rinvio, che lavora secondo il principio dell'innesto a comando elettromagnetico del pignone;

figura 2a una sezione longitudinale attraverso il giunto unidirezionale a cuneo di arresto di una prima forma di realizzazione dell'avviatore di cui all'invenzione; figura 2b una vista in pianta del giunto unidirezionale di cui alla figura 2a, aperto;

figura 3 una sezione attraverso una seconda forma di realizzazione dell’avviatore di cui all'invenzione, con un giunto unidirezionale a cuneo di arresto stazionario.

Descrizione degli esempi di realizzazione

Nel caso dell'avviatore rappresentato nella figura 1 la presa di forza dell'avviatore è costituita da un pignone 2 che all'atto dell'operazione di avviamento viene portato ad ingranare tramite una leva di innesto azionata da un relè di innesto 22. La presa di forza dell'elettromotore ha luogo attraverso un rotismo epicicloidale disposto in un supporto intermedio 14, laddove un giunto unidirezionale 21 è disposto tra il supporto intermedio ed il pignone 2.

Nel caso della forma di realizzazione di cui alle figure 2a e 2b la trasmissione a giunto unidirezionale 21 è disposta in modo traslabile sull'albero condotto 1 dell'avviatore, laddove la presa di forza dell'avviatore ha luogo attraverso un pignone 2 che può girare attorno all'asse di rotazione 20 dell'albero condotto. Il primo elemento che può girare attorno all'asse di rotazione 20 è costituito da un disco che è disposto coassialmente rispetto all'asse di rotazione e che è accoppiato saldamente con il pignone 2 . Il giunto unidirezionale 21 presenta cunei di arresto 4, 4a che sono disposti alla sinistra ed alla destra del disco 11. L'involucro del giunto unidirezionale è realizzato in due parti nel caso di questa forma di realizzazione e contempla i semigusci 6 ed 8 che sono uniti l'uno con l'altro tramite risbordatura oppure saldatura. Sulla parte 8 dell'involucro è ricavato per formatura un trascinatore 12a. Le superfici interne, estendentisi radialmente, delle parti 6, 8 dell'involucro formano percorsi conici 10 che sono armonizzati ai cunei di arresto 4, 4a. Per stabilire l'accoppiamento con vincolo dinamico i cunei di arresto 4a vengono spinti contro il disco 11, accoppiato con il pignone 2, tramite i percorsi conici 10 dei due semigusci 6, 8. Al fine di assicurare un appoggio di tutti i cunei 4, 4a sono previste sulla circonferenza due molle circonferenziali 5, 5a.

Al fine di garantire una sicura apertura del giunto unidirezionale nella direzione dello scatto libero, i percorsi conici 10 non sono orientati perpendicolarmente rispetto all'asse, bensì in modo tale che la distanza tra le parti 3, 9, estendentisi radialmente dell'involucro, ed il disco 11 cresca all'aumentare del raggio. I due semigusci 6 ed 8 sono uniti l'uno con l'altro tramite una zona di risbordatura 7.

La figura 3 fa vedere una sezione attraverso una seconda forma di realizzazione dell'avviatore di cui all'invenzione, contemplante un giunto unidirezionale a cuneo di arresto stazionario. La presa di forza dell'avviatore ha luogo anche qui attraverso un pignone 2 che è disposto su un albero condotto 1. Il primo elemento girevole è costituito da un disco 11 che è accoppiato saldamente con l'albero condotto 1. Il disco 11 viene spinto, nel caso di questa forma di realizzazione, contro un secondo disco 16 ed un porta-satelliti 13 tramite superfici coniche 3, rispettivamente percorsi conici nel semiguscio 6, attraverso i cunei di arresto 4. Il giunto unidirezionale 21 ed il rotismo epicicloidale sono disposti all'interno di un supporto intermedio 14.

In una forma di realizzazione priva di ammortizzamento anche la corona a dentatura interna 17 fa parte del supporto intermedio 14.

Nella forma di realizzazione di cui alla figura 3 il pignone 2 è disposto sull'albero condotto 1 dell'avviatore in modo da poter essere spostato assialmente tramite una filettatura a passo rapido 12, laddove si è rinunciato alla rappresentazione della leva a forcella.

Nel caso dell'avviatore rappresentato nella figura 3, con giunto unidirezionale stazionario, si hanno vantaggi riguardo alla tecnica di fabbricazione rispetto all 'utilizzo di un giunto unidirezionale a rulli, poiché i fori per i perni assiali delle ruote dentate satellitari non sboccano mai nel glifo del giunto unidirezionale del trascinatore, ciò che è generalmente usuale nel caso del giunto unidirezionale a rulli.

Sebbene ciò non sia rappresentato, concepibili sono anche forme di realizzazione nelle quali il giunto unidirezionale 21 è disposto, corrispondentemente alle forme di realizzazione di cui alle figure 2a e 2b, in modo scorrevole sull'albero condotto dell'avviatore e ciò nonostante cunei di arresto 4 sono previsti solo su un lato del disco 11. In un tale caso risulteranno superflue le parti 4a, 5a ed Ila rappresentate nelle figure 2a e 2b>. Tenuto conto dell'usura, un disco 16 consistente nel materiale del cuneo di arresto dovrà eventualmente essere inserito tra il disco 11 ed il semiguscio 8 allora piano.

Per effetto della rigidità finale nel senso assiale, contrariamente agli avviatori con giunto unidirezionale a rulli, con l'avviatore di cui all'invenzione è inoltre possibile assorbire senza danneggiamento uno slittamento in presenza di punte estreme della coppia, come per esempio nel caso di colpi d'ariete nel motore a combustione interna.

La funzione di giunto contro sovraccarichi andrebbe in ampia misura persa nel caso di una disposizione dei percorsi conici e dei cunei di arresto sulla circonferenza del disco 11.

L'avviatore di cui all'invenzione può a titolo di esempio essere anche un avviatore con innesto a traslazione per inerzia del pignone.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1.- Avviatore per un motore a combustione interna, comprendente un elettromotore presentante una presa di forza dell'elettromotore, comprendente una presa di forza (2) dell'avviatore e comprendente un giunto unidirezionale (21) che è disposto tra la presa di forza dell'elettromotore e la presa di forza (2) dell'avviatore e che stabilisce un accoppiamento con vincolo dinamico tra la presa di forza dell'elettromotore e la presa di forza (2) dell'avviatore perlomeno quando l'avviatore aziona il motore a combustione interna per metterlo in moto, ed elimina questo accoppiamento con vincolo dinamico tra la presa di forza dell'elettromotore e la presa di forza dell'avviatore perlomeno quando il motore a combustione interna messo in moto dovesse azionare l'elettromotore in maniera non consentita, laddove il giunto unidirezionale (21) presenta un primo elemento (11), che è accoppiato con la presa di forza (2) dell'avviatore e può girare attorno ad un asse di rotazione (20), ed un secondo elemento (6, 8) che è accoppiato con la presa di forza dell'elettromotore e parimenti può girare attorno all'asse di rotazione (20), e laddove l'accoppiamento con vincolo dinamico viene stabilito tra il primo elemento (11) girevole ed il secondo elemento (6, 8) girevole, caratterizzato dal fatto che l'accoppiamento con vincolo dinamico viene stabilito attraverso quantomeno un cuneo di arresto (4, 4a) disposto tra il primo elemento (11) girevole ed il secondo elemento (6, 8) girevole. 2.- Avviatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono previsti due cunei di arresto (4, 4a). 3.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che la presa di forza dell'avviatore è costituita da un pignone (2) che può girare attorno all'asse di rotazione (20), e dal fatto che il primo elemento girevole è costituito da un disco (11) disposto coassialmente rispetto all'asse di rotazione (20). 4.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che il secondo elemento girevole è costituito da un involucro (6, 8) che presenta quantomeno un percorso conico (10) armonizzato al quantomeno unico cuneo di arresto (4, 4a). 5.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che l'involucro (6, 8) è disposto quantomeno per settori coassialmente rispetto all'asse di rotazione. 6.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che tanto il quantomeno unico cuneo di arresto (4, 4a), come anche il quantomeno unico percorso conico (10), armonizzato a questo, sono cuneiformi nel senso circonferenziale dell'asse di rotazione (20), e dal fatto che il quantomeno unico percorso conico (10) spinge il quantomeno unico cuneo d'arresto (4, 4a) contro il disco (11) per stabilire l'accoppiamento con vincolo dinamico. 7.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che svariati cunei di arresto (4, 4a) sono disposti coassialmente rispetto all'asse di rotazione (20) e dal fatto che l'involucro (6, 8) presenta un numero corrispondente di percorsi conici (10). 8.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che su entrambi i lati del disco (11) sono disposti cunei di arresto (4, 4a). 9.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che è prevista quantomeno una molla circonferenziale, la quale è disposta coassialmente rispetto all'asse di rotazione e serve per l'appoggio dei cunei di arresto (4, 4a). 10.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che la distanza tra il disco (11) ed i settori, che si estendono radialmente relativamente all'asse di rotazione, dell'involucro (6, 8) cresce all'aumentare del raggio. 11.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che il giunto unidirezionale (21) è disposto in maniera traslabile sull'albero condotto dell'avviatore. 12.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che il giunto unidirezionale (21) è disposto in modo stazionario . 13.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che esso presenta un supporto intermedio (14), nel quale sono disposti il giunto unidirezionale (21) ed un rotismo epicicloidale presentante un porta-satelliti (13). 14.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che il disco (11) viene spinto, ad opera del quantomeno unico cuneo di arresto (4, 4a), contro un secondo disco (16) e contro il porta-satelliti (13) al fine di stabilire l'accoppiamento con vincolo dinamico. 15.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che il secondo disco (16) è fabbricato con lo stesso materiale del quantomeno unico cuneo di arresto (4, 4a). 16.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che una corona a dentatura interna (17) è parte integrante del supporto intermedio (14) e dal fatto che il pignone (2) è disposto in modo traslabile sull'albero condotto (1) dell'avviatore. 17.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che si tratta di un avviatore a rinvio. 18.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che il quantomeno unico cuneo di arresto (4, 4a) è un elemento imbutito. 19.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che il quantomeno unico cuneo di arresto (4, 4a) è fabbricato in metallo e/oppure in materia plastica. 20.- Avviatore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che si tratta di un avviatore con innesto a traslazione per inerzia del pignone.