ITMI20101720A1 - Dispositivo di trasmissione del moto a ventole di raffreddamento di motori con arresto della ventola corrispondentemente ad una condizione di folle della stessa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale

Forma oggetto del presente un dispositivo di trasmissione del moto ad una ventola di raffreddamento del liquido refrigerante di un autoveicolo, atto a mantenere ferma la ventola corrispondentemente alla sua condizione di folle.

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.

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, per la quale si richiede che la stessa possa ruotare:

- a velocità ridotta rispetto a quella dell'albero di trasmissione per raffreddamenti in condizioni di bassa temperatura esterna,

- a velocità pari o addirittura maggiore di quella dell'albero di trasmissione corrispondentemente a temperature esterne più elevate o all'uso in condizioni gravose che determinano il surriscaldamento del motore,

a velocità nulla, ovvero con ventola in condizioni di folle rispetto all'albero di trasmissione per temperature particolarmente basse alle quali l'ulteriore raffreddamento à ̈ inutile o addirittura dannoso.

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 .

Sebbene funzionali, tali soluzioni presentano tuttavia l'inconveniente derivante dal fatto che la ventola risulta sempre in rotazione, anche se lentamente, anche quando in condizione di folle, derivante dal disinnesto della frizione elettromagnetica e/o dei mezzi ausiliari di trasmissione del moto; tale rotazione residua risultando sostanzialmente dovuta all'attrito dei cuscinetti su cui sono montate le varie parti della trasmissione .

Oltre a determinare un indesiderato effetto di raffreddamento, anche in fase di avviamento del motore, quando à ̈ invece richiesto che lo stesso si scaldi il più rapidamente possibile, la rotazione residua della ventola, in condizione di folle, determina anche un assorbimento di coppia e quindi un consumo di energia che, sebbene ridotto in termini assoluti diviene rilevante se considerato in relazione alle elevate percorrenze dei veicoli commerciali .

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, il quale consenta di far girare la ventola con un numero di giri controllabile e regolabile in funzione della effettiva necessità di raffreddamento del motore, e consenta anche di mantenere ferma la ventola corrispondentemente alla sua condizione di folle.

Nell'ambito di tale problema costituisce ulteriore necessità che il dispositivo risulti di dimensioni compatte, che non necessiti di mezzi di frenatura della ventola che seppure atti a bloccare la ventola determinerebbero comunque un aumentato consumo di energia, e che possa essere controllato tramite rilevazione diretta della temperatura del liquido refrigerante.

Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un dispositivo di trasmissione del moto ad una ventola di raffreddamento del liquido refrigerante di un autoveicolo, secondo le caratteristiche di rivendicazione 1.

Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di un esempio non limitativo di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra:

in figura 1 : una sezione assiale schematica di un primo esempio di attuazione del dispositivo secondo il trovato e in figura 2 : una sezione assiale schematica di un secondo esempio di attuazione del dispositivo per funzionamento failsafe .

Come illustrato in fig. 1 e assunte per comodità di descrizione una direzione longitudinale X-X coincidente con l'asse di rotazione della ventola; una parte di valle corrispondente alla ventola stessa e una parte di monte, opposta alla precedente, corrispondente ai mezzi di generazione del moto, il dispositivo di trasmissione del moto ad una ventola 1 di raffreddamento per autoveicoli, comprende :

un supporto 20 fisso costituito da un cannotto cavo 21 la cui estremità di monte à ̈ in forma di una flangia 21a vincolata al basamento 10 del motore tramite mezzi 10a di fissaggio.

Sul cannotto cavo 21 à ̈ calettato un primo cuscinetto 11 sul quale à ̈ montata una puleggia 3 collegata all'albero motore del veicolo tramite una cinghia 3a e costituente i mezzi di generazione del moto del dispositivo.

Tra la ventola 1 e la puleggia 3 sono interposti un primo innesto 100 ad attrito e un secondo innesto 200 a correnti parassite o di Focault.

L'innesto 100 ad attrito comprende una prima ancora 110, dotata di materiale di attrito 110a, collegata tramite un elemento elastico 111 ad una flangia 101 assialmente collegata alla puleggia 3 con la quale ruota solidalmente.

L'elemento elastico 111 consente movimenti in senso assiale dell'ancora, ma ne impedisce la rotazione relativa rispetto alla flangia 101.

La flangia 101 porta anche un relativo cuscinetto 102, la cui ralla interna, verso l'asse di rotazione, porta un piatto 201, in materiale magnetico, portante dei magneti permanenti 202 disposti in opportuna posizione radiale per risultare assialmente contrapposti ad un disco conduttore 203 inserito nella flangia 101; detti magneti 202 a disco conduttore 203 costituendo gli elementi di concatenamento del detto innesto 200 ad induzione di correnti parassite o di Focault.

Detto disco 201 porta a sua volta una seconda ancora 120, concentrica alla prima, dotata di rispettivo materiale di attrito 120a e collegata al disco tramite un elemento elastico 121 che consente movimenti in senso assiale dell'ancora, ma ne impedisce la rotazione relativa rispetto al disco stesso .

Dette ancore 110 e 120 costituiscono l'elemento motore dell'innesto 100 comprendente un primo 132 e un secondo 133 elettromagnete anulare, fissi sul cannotto 21 ed elettricamente collegati ad un termostato (non illustrato) ad esempio della temperatura dell'acqua di raffreddamento tramite cavi 132a.

I due elettromagneti 132,133 sono radialmente contrapposti alla rispettiva ancora 110 e 120.

Tra gli elettromagneti 132,133 e le ancore 110,120 à ̈ interposto un rotore 140 di opportuna sezione a C per contenere concentricamente i due elettromagneti 132,133; detto rotore à ̈ montato su un secondo cuscinetto 15 calettato sul supporto fisso 21.

II rotore 140 costituisce pertanto l'elemento condotto del dispositivo e porta la ventola 1 che viene posta in rotazione secondo modalità descritte nel seguito.

Con tale configurazione il funzionamento del dispositivo di trasmissione à ̈ il seguente:

la puleggia 3 Ã ̈ azionata dalla cinghia 3a e mantiene costantemente in rotazione la flangia 101 e quindi

la prima ancora 110 direttamente collegata alla flangia e

la seconda ancora 120 collegata alla flangia tramite il disco 201 e il giunto 200 a correnti parassite indotte dalla rotazione relativa tra il disco 203 e i magneti 202;

eccitando il solo primo elettromagnete 132 si richiama la prima ancora 110 motrice che attaccandosi al rotore 140, condotto, pone in rotazione quest'ultimo e quindi la ventola 1 con velocità elevata pari a quella della puleggia 3;

eccitando il solo secondo elettromagnete 133 si richiama la seconda ancora 120 motrice che attaccandosi al rotore 140 condotto pone in rotazione quest'ultimo e quindi la ventola 1 con una velocità ridotta rispetto a quella della puleggia 3 e determinata dai dimensionamenti del giunto di Focault;

diseccitando entrambi gli elettromagneti 132,133 si mantiene il rotore 140 e quindi la ventola 1 fermi in condizioni di folle.

In tale condizione di folle le due ralle del secondo cuscinetto 15 sono entrambe ferme e non presentano pertanto velocità relativa; contemporaneamente le due ralle del cuscinetto 102 che porta il giunto 200 a correnti parassite ruotano alla stessa velocità, determinando a loro volta una velocità relativa nulla; non essendoci velocità relativa tra le ralle dei due cuscinetti 15 e 102 non si determina nemmeno un trascinamento per attrito delle parti condotte montate sugli stessi, assicurando in tal modo l'arresto della ventola che nella condizione di folle non ruota.

Risulta pertanto come la configurazione del dispositivo di trasmissione che prevede: un rotore condotto montato su un supporto fisso tramite un relativo cuscinetto separato dai mezzi di generazione del moto (puleggia), e una coppia di ancore conduttrici una delle quali direttamente collegata ai mezzi di generazione del moto e l'altra collegata a questi ultimi tramite un relativo cuscinetto portato dalla flangia motrice, consenta di neutralizzare gli effetti di trascinamento dei cuscinetti dovuti agli attriti relativi interni agli stessi riducendo pertanto l'assorbimento di coppia dall'albero motore e quindi il consumo di energia dovuto alla libera rotazione della ventola in condizione di folle, come avviene nei dispositivi della tecnica nota. Nella fig. 2 Ã ̈ illustrata una forma di attuazione in variante del dispositivo di trasmissione secondo il trovato che prevede in questo caso l'interposizione di un magnete permanente 300 in corrispondenza del secondo elettromagnete 133; in tale configurazione il magnete permanente 300 richiama costantemente la seconda ancora 120 che viene rilasciata solo su eccitazione dell'elettromagnete che annulla il campo magnetico del magnete 300.

La ventola 1 viene pertanto mantenuta in rotazione lenta anche nel caso di malfunzionamenti dell'impianto elettrico, garantendo comunque (fail safe) un raffreddamento del fluido del motore.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di trasmissione del moto ad una ventola (1) di raffreddamento del liquido refrigerante di un autoveicolo, comprendente mezzi (3,101) di generazione del moto; almeno un innesto (100) ad attrito formato da un primo (132) e da un secondo (133) elettromagnete fissi, una prima (110) e una seconda (120) ancora, un rotore (140) al quale à ̈ vincolata la ventola (1); almeno un innesto (200) a correnti parassite; un supporto (21) fisso sul quale sono montati i mezzi (3) di generazione del moto con interposizione di un primo cuscinetto (11); caratterizzato dal fatto che detta prima ancora (110) à ̈ motrice e collegata ai mezzi di generazione del moto (3), detto rotore (140) à ̈ condotto e montato folle sul supporto (21) tramite un secondo cuscinetto (15) l'innesto (200) a correnti parassite comprende una parte (203) motrice collegata ai mezzi (3,101) di generazione del moto e una parte condotta (202,201) solidale a detta seconda ancora (120) dell'innesto (100) ad attrito.
2. 2 . Dispositivo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il supporto (20) fisso à ̈ costituito da un cannotto cavo (21) la cui estremità di monte à ̈ in forma di una flangia (21a) vincolata al basamento (10) del motore tramite mezzi (IOa) di fissaggio.
3. 3 . Dispositivo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di generazione del moto comprendono una puleggia (3) collegata all'albero motore tramite una cinghia (3a) e una flangia (101) assialmente collegata alla puleggia (3) con la quale ruota solidalmente
4. 4 . Dispositivo secondo rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti elettromagneti (132,133), fissi, sono concentricamente montati all'interno del rotore (140) e vincolati al supporto fisso (20).
5. 5. Dispositivo secondo rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che la prima ancora (110) Ã ̈ direttamente collegata alla flangia (101) tramite un elemento elastico (111) che consente movimenti in senso assiale dell'ancora, ma ne impedisce la rotazione relativa rispetto alla flangia stessa.
6. 6. Dispositivo secondo rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detto innesto (200) di Focault comprende un piatto (201), in materiale magnetico, portante dei magneti permanenti (202) disposti in posizione radiale tale da risultare assialmente contrapposti ad un disco conduttore (203) inserito nella flangia (101).
7. 7. Dispositivo secondo rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che detto piatto (201) costituisce la parte condotta dell'innesto (200) ed à ̈ montato sulla ralla interna verso l'asse di rotazione di un relativo cuscinetto (102) la cui ralla esterna à ̈ montata sulla flangia (101).
8. 8. Dispositivo secondo rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che il secondo elettromagnete (133) dell'innesto ad attrito à ̈ associato ad un magnete permanente (300) atto a mantenere richiamata contro il rotore (140) la seconda ancora (120).