ITMI20012616A1

ITMI20012616A1 - Apparecchiatura per il convogliamento di aria a fluidi di raffreddamento di autoveicoli e simili con ventola a pale orientabili e mezzi di i

Info

Publication number: ITMI20012616A1
Application number: IT2001MI002616A
Authority: IT
Inventors: Pier Carlo Boffelli
Original assignee: Baruffaldi Spa
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-12
Also published as: US20040025812A1; EP1319814A3; EP1319814B1; DE60227772D1; ATE402331T1; US6921250B2; EP1319814A2

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale di:

Forma oggetto del presente trovato un'apparecchiatura per il convogliamento di aria a radiatori di autoveicoli e simili, la quale comprende una ventola a pale orientabili e mezzi di innesto/disinnesto della trasmissione del moto di rotazione alla detta ventola. E1 nota nella tecnica del trattamento dei liquidi refrigeranti contenuti nei radiatori di autoveicoli o simili, la necessità di forzare un flusso di 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 apparecchiatura, che è normalmente montata direttamente sull'albero motore o sull'albero della pompa dell'acqua, oppure su un albero rinviato portante una puleggia che prende moto da una cinghia azionata dall'albero motore stesso.

Sono anche note apparecchiature che consentono di regolare con continuità la quantità d'aria forzata sullo scambiatore di calore che raffredda il liquido, le quali comprendono sostanzialmente un corpo centrale, montato su un supporto rotante, e una pluralità di pale radialmente inserite tramite relativi elementi di innesto su detto corpo centrale, in cui dette pale sono ruotabili attorno al rispettivo asse longitudinale su azionamento di mezzi di comando e trasmissione del moto facenti parte dell'apparecchiatura stessa.

Un esempio di tale apparecchiatura è ad esempio descritta in EP 0967 104 a nome dello stesso attuale richiedente .

Sebbene funzionali, tali apparecchiatura presentano tuttavia l'inconveniente costituito dal fatto che il gruppo porta-pale rimane sempre in rotazione anche quando l'angolo di incidenza delle pale stesse è ridotto al minimo, determinando conseguentemente un indesiderato assorbimento di potenza con relativo aumento dei consumi e una costante rumorosità, anche quando le condizioni climatiche e di esercizio consentirebbero di non usare la ventola di raffreddamento .

Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un'apparecchiatura di ventilazione per il convogliamento dell'aria di raffreddamento del liquido refrigerante in autoveicoli o simili, che consenta di regolare con continuità la portata dell'aria forzata sullo scambiatore di calore contenente il liquido refrigerante e che consenta anche di interrompere il funzionamento dell'apparecchiatura stessa, quando non sia richiesto di forzare aria sul fluido per il suo raffreddamento.

Tali problemi tecnici sono risolti secondo il présente trovato da un'apparecchiatura per il convogliamento di aria a radiatori di veicoli e simili comprendente una ventola dotata di una pluralità di pale ciascuna radialmente inserita con un proprio innesto su un corpo centrale e comandabili in rotazione attorno al proprio asse longitudinale tramite mezzi di comando in relazione alla quantità di aria richiesta per il corretto raffreddamento del fluido, la quale comprende mezzi di innesto/disinnesto della trasmissione del moto di rotazione dai mezzi di generazione dello stesso alla detta ventola.

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:

in figura 1: una sezione schematica secondo un piano trasversale all'asse dell'apparecchiatura del presente trovato illustrante i dispositivi noti di orientamento delle pale;

in figura 2a : una sezione schematica secondo il piano di traccia II-II- di fig. 1 illustrante un primo esempio di attuazione dell'apparecchiatura secondo il presente trovato;

in figura 2b: una sezione schematica analoga a quella di fig.2a di un secondo esempio di attuazione del'apparecchiatura secondo il presente trovato;

in figura 2c: una sezione analoga a quella di fig. 2a di un terzo esempio di apparecchiatura secondo il trovato;

in figura 3a : una sezione analoga a quella di fig. 2a di un quarto esempio di apparecchiatura secondo il trovato;

in figura 3b: una sezione analoga a quella di fig.3a di un quinto esempio di apparecchiatura secondo il trovato;

in figura 3c: una sezione analoga a quella di fig.3a di un sesto esempio di apparecchiatura secondo il trovato;

in figura 4a : una sezione analoga a quella di fig. 2a di un settimo esempio di apparecchiatura secondo il trovato e

in figura 4b: una sezione analoga a quella di fig.4a di un ottavo esempio di apparecchiatura secondo il trovato.

Come illustrato in fig. l,e 2a, l'apparecchiatura 10 di raffreddamento del liquido refrigerante di autoveicoli e simili secondo il trovato, è montata su un dispositivo 20 di supporto e trasmissione del moto comprendente un rotore 21, rotante su cuscinetti 21a calettati su un ancoraggio 22, solidale al corpo 22a del motore tramite bulloni 22b o simili, il qual eancoraggio si estendente in senso longitudinale con un albero 2la, fisso, sul quale è montata l'apparecchiatura 10 con interposizione di rispettivi cuscinetti descritti nel seguito.

Il rotore 21 è mantenuto costantemente in rotazione tramite una puleggia 23 solidale al rotore stesso e collegata in modo noto ad un albero del motore del veicolo .

L'apparecchiatura 10 è sostanzialmente costituita da un corpo centrale 11 sul quale sono radialmente innestate le pale 12 che determinano il flusso dell'aria dall'esterno verso il radiatore (non illustrato) contenente il liquido refrigerante.

Nell'esempio di attuazione illustrato ciascuna pala 12 presenta estremità interna al corpo centrale 11 costituita da un perno 31, con dentatura cilindrica 31a, radialmente montato tramite cuscinetti 31b, sul corpo 11. In tal modo ciascuna pala 12 oltre a ruotare con la ventola 10 sul supporto 21a può ruotare anche attorno al proprio asse longitudinale 12a.

Ciascun ingranaggio 3la è infatti accoppiato ad un dispositivo di azionamento costituito da una relativa cremagliera 41a, rettilinea, integrale ad un disco coassiale 41 inserito in una rispettiva sede 51a di un cannotto 51 montato sull'albero 21a tramite relativi cuscinetti 52 che consentono la libera rotazione del cannotto stesso, e quindi della ventola ad esso solidale, rispetto all'albero 21a.

Il disco 41, e quindi la cremagliera 41a, viene costantemente spinto in direzione opposta a quella delle pale 12 da mezzi elastici, esemplificati da una molla 42 coassiale, essendo previsti mezzi 43, interni all'albero fisso 21a, di alimentazione di un fluido in pressione in grado di vincere la forza di spinta della molla 42 per determinare l'avanzamento del disco 41 e quindi la rotazione delle pale 12.

Come evidente, il dispositivo di azionamento delle pale consente di far ruotare con continuità tutte le pale contemporaneamente e concordemente di un opportuno angolo, di volta in volta determinato secondo esigenza di esercizio.

Al fine di determinare il fermo della ventola indipendentemente dall'orientamento delle pale si prevede che l'apparecchiatura sia dotata di mezzi di innesto/disinnesto della trasmissione del moto di rotazione dai mezzi di generazione del moto stesso al gruppo ventola.

Più in dettaglio detti mezzi di innesto/disinnesto sono costituiti (fig.2a) da una frizione elettromagnetica 60 comprendente :

- un elettromagnete 61, fisso al supporto 22 e inserito in una corrispondente sede del rotore 21, l'elettromagnete è aumentabile in corrente tramite relativi conduttori 61a collegati ai dispositivi (non illustrati) di rilevazione e controllo della temperatura;

- un'ancora 62, resa solidale al cannotto 51 della ventola 10 tramite interposizione di un anello 63 di elevata rigidità radiale, ma elasticamente deformabile in senso assiale per consentire un corrrispondente movimento assiale dell'ancora stessa. Con tale configurazione si prevede che l'elettromagnete sia normalmente diseccitato e che non sia alimentato fluido in pressione al disco 41 conseguentemente la frizione è disinnestata e la ventola rimane ferma con disco 41 spinto dalla molla 42 in una posizione corrispondente alla massima angolazione delle pale e quindi alla massima quantità di aria alimentabile al radiatore.

Eccitando invece l'elettromagnete 61 si determina un campo elettromagnetico che, vincendo la resistenza dell'anello 63, richiama in senso assiale l'ancora 62, collegando per attrito il rotore 21 alla ventola 10 che inizia a girare.

Secondo necessità si potrà poi regolare l'angolo delle pale 12 alimentando una opportuna quantità di fluido in pressione al condotto 43.

Nella forma di attuazione in variante di fig.2b si prevede che la frizione 160 comprenda mezzi elastici 164 disposti parallelamente all'asse longitudinale di rotazione - interni al rotore 161 nell'esempio - i quali sono atti a spingere assialmente l'ancora 62 contro elementi 165 ad elevato coefficiente di attrito frontalmente solidali al cannotto 51.

In questo caso 1 'elettromagnete è normalmente diseccitato e non viene alimentato fluido in pressione al condotto 43 in modo che le molle 164 mantengano costantemente accoppiato il cannotto 51 al rotore 61 e le pale siano ruotate alla posizione di angolo massimo al fine di assicurare la costante rotazione della ventola 10 e l'alimentazione della massima quantità di aria al radiatore, anche in caso di interruzione della corrente di controllo.

Eccitando l'elettromagnete si determina, invece, una forza di attrazione magnetica che, vincendo la spinta delle molle 164, attrae assialmente l'ancora 62 che, staccandosi dal materiale di attrito 165, disinnesta la frizione arrestando la rotazione della ventola 10.

Nell'esempio di attuazione di fig.2c si prevede che la frizione 260 comprenda un ancora costituita da un disco 262 coassialmente fisso al cannotto 51 e che l'accoppiamento sia determinato da ganasce 261a,261b di una pinza 261 atta a chiudersi sulla detta ancora 262 su azionamento di rispettivi mezzi di attuazione.

Più in dettaglio la ganascia 261a è fissa e integrale al rotore 221, mentre la ganascia 261b costituisce il pistone di un cilindro ed è mobile in traslazione in direzione assiale e nei due sensi su azionamento rispettivamente: di una molla 264, che spinge verso la ventola, e di un fluido in pressione, alimentato tramite relativi condotti 243 al detto cilindro, che spinge in senso contrario.

In tale configurazione la molla 264 mantiene costantemente spinta la ganascia 261b, determinando la chiusura della pinza 261 sull'ancora 262 e quindi la rotazione della ventola 10.

Per interrompere la rotazione della ventola 10, si alimenta fluido in pressione al cilindro, determinando lo spostamento assiale della ganascia 261b, contro l'azione di spinta della molla 264, ciò provoca l'apertura della pinza 261 con conseguente disinnesto del cannotto 51 e arresto della ventola 10.

Nelle forme di attuazione illustrate nelle figure 3a,3b,3c si prevede che il supporto longitudinale 321a sia costituito da un albero coassialmente inserito all'interno dell'ancoraggio fisso 122 e rotante rispetto a quest'ultimo tramite rispetivi cuscinetti 321c.

L'albero rotante 321a porta solidalmente il rotore 321. Come illustrato in fig.3a e 3b i mezzi di innesto/disinnesto sono sostanzialmente simili ai mezzi già descritti in relazione alle figure 2a,2b e quindi non ulteriormente descritti in dettaglio, mentre la forma di atuazione di fig. 3c prevede che nella frizione 360 siano disposti dei magneti permanenti 366 posteriormente all'elettromagnete 361, tali magneti mantengono l'ancora 362 costantemente accoppiata al rotore 321 e quindi il cannotto 51 e la ventola 10 sempre in rotazione.

Per arrestare la rotazione della ventola 10 si eccita l'elettromagnete 361 determinando il generarsi di un campo elettromagnetico che si oppone alla forza di attrazione dei magneti permanenti 346, determinando il richiamo dell'ancora 362 da parte dell'anello elastico 363 con il conseguente distacco del cannotto 51 dal rotore 221.

Nelle figg.4a,4b sono illustrate due ulteriori forme di attuazione dell'apparecchiatura secondo il trovato secondo le quali la ventola 10 è montata in posizione centrale tra l'ancoraggio fisso 422 con mezzi di generazione del moto, da un lato, e i mezzi 460 di innesto/disinnesto, dall'altro lato, al fine di rendere l'assieme più compatto in senso assiale e quindi soggetto a minori sforzi in senso trasversale all'asse di rotazione.

Più in dettaglio (fig.4a) il suporto 422 porta la ventola 10 con relative pale 12, la regolazione dell'angolo delle quali è ottenuto tramite l'alimentazione di un fluido in pressione a canali 443 in modo analogo a-quanto descritto in relazione alla fig.2a e quindi non ulteriormente specificato.

Da parte opposta a quella dell'ancoraggio 422, la ventola 10 porta solidalmente il rotore 421 che è coassialmente montato sull'anello di un cuscinetto 421d il cui altro anello è solidale all'ancora 462, a sua volta solidale ad una lamina elastica 463 vincolata ad una bussola 463a,calettata al'estremità libera 421b dell'albero di azionamento 421a. Con tale configurazione l'albero 421a mantiene costantemente in rotazione l'ancora 463 (che funziona in questo caso da rotore) che si accoppia al rotore 421 solamente quando viene eccitato l'elettromagnete 461. Ciò significa che per garantire la ventilazione è necessario mantenere costantemente eccitato l'elettromagnete 461 stesso e in caso di interruzione di corrente la ventilazione verrebbe a mancare. Per evitare tale inconveniente si può utilizzare la configurazione di fig.4b che prevede l'inserimento di un magnete permanente 466 a monte dell'elettromagnete 462, in modo che l'ancora 463 sia costantemente accoppiata al rotore 461. In questo caso l'eccitazione dell'elettromagnete determina un campo elettromagnetico che neutralizza il campo magnetico del magnete permanente 466, determinando il richiamo dell'ancora 462 da parte della lamina elastica 463 e quindi il disinnesto del rotore 421 con conseguente arresto della ventola 10.

L'esperto potrà intercambiare le soluzioni costruttive descritte e illustrate, senza per questo uscire dal'ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Apparecchiatura a pale orientabili per il convogllamento di aria a radiatori di autoveicoli e simili comprendente una ventola (10) dotata di una pluralità di pale (12) radialmente inserite ciascuna con un proprio innesto (31) su un corpo centrale (11) e comandabili in rotazione attorno al proprio asse longitudinale tramite mezzi di comando (41,42,43) in relazione alla quantità di aria richiesta per il corretto raffreddamento del fluido caratterizzata dal fatto che comprende mezzi (60;160;260;360;460) di innesto/disinnesto della trasmissione del moto di rotazione dai mezzi (23,21;321a,21;421a,21) di generazione dello stesso alla detta ventola (10).
2) Apparecchiatura secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti mezzi di innesto/disinnesto comprendono una frizione elettromagnetica (60;160;360;460).
3) Apparecchiatura secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti mezzi (260) di innesto/disinnesto comprendono un dispositivo a pinza (261) atto a chiudersi su un'ancora (262) solidale in rotazione con un elemento (51) di supporto della ventola (10).
4) Apparecchiatura secondo rivendicazione caratterizzata dal fatto che detta frizione elettromagnetica è costituita da un elettromagnete (61;361;461) fisso, da un rotore (21;321;421) solidale ai dispositivi (23;321a) di generazione del moto di rotazione della ventola (10), da un'ancora (62;362) solidale ad un elemento (51) di supporto della ventola (10) e mobile assialmente rispetto a detto supporto (51).
5) Apparecchiatura secondo rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che detto elettromagnete (61;361;461) è normalmente eccitato.
6) Apparecchiatura secondo rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che a detto elettromagnete (61;361) sono associati mezzi elastici (164;364) atti ad esercitare una forza di spinta in senso assiale contro l'ancora (62;362) per mantenere la stessa costantemente accoppiata al rotore (21;321).
7) Apparecchiatura secondo rivendicazione 2 caratterizzata dal fatto che detto elettromagnete (361;461) è associato a magneti permanenti (66;466) atti a mantenere costantemente accoppiata 1'ancora (362;462) al rotore (321;421).
8) Apparecchiatura secondo rivendicazione 6 o 7 caratterizzata dal fatto che detto elettromagnete (361;461) è normalmente non eccitato.
9) Apparecchiatura secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto supporto (51) della ventola (10) è montato su un albero di supporto (21a;321a;421a) con interposizione di relativi cuscinetti (52).
10) Apparecchiatura secondo rivendicazione 9 caratterizzata dal fatto che detto albero di supporto (21a;321a;421a) è fisso.
11) Apparecchiatura secondo rivendicazione 9 caratterizzata dal fatto che detto albero di supporto (2la;32la;42la) è mobile in rotazione.
12) Apparecchiatura secondo rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto che il rotore prende moto di rotazione da opportuni mezzi (23) esterni di trasmissione .
13) Apparecchiatura secondo rivendicazione 11 caratterizzata dal fatto che il rotore prende moto dall'albero di supporto al quale è solidale.
14) Apparecchiatura secondo rivendicazione 11 caratterizzata dal fatto che l'ancora (462) è solidale all'albero (421a) di trasmissione del moto e il rotore (421) è solidale alla ventola (10).
15) Apparecchiatura secondo rivendicazione 3 caratterizzata dal fatto che comprende un ancora (262) sporgente radialmente dal supporto (51) della ventola (10) e due ganasce (261a,261b) di cui una fissa (261a) solidale al rotore e una (261b) mobile in traslazione in direzione assiale e nei due sensi su comando di corrispondenti mezzi (263) di azionamento.
16) Apparecchiatura secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che la ventola (10) è disposta a valle dei mezzi di innesto/disinnesto.
17) Apparecchiatura secondo rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che la ventola (10) è disposta a monte dei mezzi di innesto/disinnesto.