ITPA20100032A1

ITPA20100032A1 - Dispositivo per il recupero energetico per impianti frenanti di veicoli.

Info

Publication number: ITPA20100032A1
Application number: IT000032A
Authority: IT
Inventors: Salvo Giovan Battista Di
Original assignee: Salvo Giovan Battista Di
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-03-10
Also published as: EP2613984A2; WO2012032400A3; WO2012032400A2; EP2613984B1

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

DISPOSITIVO PER IL RECUPERO ENERGETICO PER IMPIANTI FRENANTI DI VEICOLI

DESCRIZIONE

Stato della tecnica

Gli impianti frenanti cosiddetti "rigenerativi<">o a recupero energetieo sono utilizzati in diverse tipologie di veicoli su terra quali automobili, biciclette, motocicli ed in genere tutti i veicoli provvisti di ruote, per recuperare almeno in parte l'energia altrimenti dispersa che si genera durante la frenata.

Tali impianti presentano un dispositivo di accumulo dell'energia collegato al freno e configurato per essere azionato in occasione della frenata per ricevere energia dalla ruota del veicolo, L'energia così accumulata può essere riutilizzata per aiutare il veicolo nella sua normale marcia, in particolare in caso di salite o quando è necessaria una potenza aggiuntiva,

I dispositivi per il recupero energetico possono essere suddivisi in due macrocategorie: una prima comprende i dispositivi in cui il rilascio dell'energia accumulata è regolata elettronicamente, quali ad esempio il sistema comunemente denominato kers, mentre una seconda tipologia comprende i dispositivi a funzionamento prevalentemente meccanico.

I primi dispositivi presentano il vantaggio di permettere il completo controllo del momento in cui rilasciare l'energia accumulata al motore del veicolo. Tuttavia, sono generalmente di complessa costruzione e quindi particolarmente costosi per cui il loro utilizzo è limitato a veicoli di elevate prestazioni.

1 dispositivi della seconda categorìa, uno dei quali è descritto ad esempio in FR2891592, pur essendo più semplici ed economici da realizzare, e per questo implementabili su qualsiasi tipo di veicolo, quali le comuni biciclette con impianto frenante a leva o disco, non consentono di controllare il rilascio dell'energia. Al contrario, questi dispositivi sono configurati per rilasciare l'energia accumulata nella frenata al sistema di propulsione del veicolo non appena si provvede al rilascio del freno.

Descrizione generale dell'invenzione

Uno scopo generale della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti sopra elencati realizzando un dispositivo di recupero energetico per impianti frenanti che sia particolarmente economico ed efficace.

Uno scopo particolare è quello di realizzare un dispositivo di recupero energetico per impianti frenanti che permetta il controllo del momento del rilascio dell'energia accumulata nella frenata in maniera semplice ed immediata.

Un altro scopo è quello di realizzare un dispositivo di recupero energetico per impianti frenanti che permetta di tarare l'energia massima accumulabile nella frenata.

Questi scopi, nonché altri che appariranno più chiari nel seguito, sono realizzati da un dispositivo di recupero energetico per impianti frenanti di veicoli, in particolare di veicoli terrestri, in accordo con la rivendicazione 1. comprendente un corpo di supporto ancorabile ad una parte fissa del veicolo, un elemento elastico di accumulo energetico alloggiato in detto corpo di supporto e suscettibile di passare da una prima condizione operativa in cui è scarico ad una seconda condizione operativa in cui è almeno parzialmente caricato, un elemento di interfaccia solidale con detto elemento elastico di accumulo ed associabile al freno del veicolo, detto elemento di interfaccia essendo suscettibile di ruotare intorno ad un primo asse longitudinale per trasmettere una coppia a detto elemento di accumulo e permettere il trasferimento allo stesso di almeno parte dell'energia generata nella frenata, promuovendone il passaggio da detta prima a detta seconda condizione operativa, un elemento di trasmissione solidale con detto elemento di accumulo e collegabile ai mezzi di propulsione del veicolo per trasmettere a quest'ultimo l'energia accumulata da detto elemento elastico, mezzi di rilascio unidirezionali di detto elemento elastico configurati per impedire selettivamente il passaggio di detto elemento elastico da detta seconda condizione caricata a detta prima condizione scarica, detti mezzi di rilascio essendo almeno parzialmente disattivabili in maniera selettiva per consentire il trasferimento almeno parziale dell'energia accumulata da detto elemento elastico a detto elemento di trasmissione.

In questo modo sarà possibile trasferire l'energia accumulata nell'elemento elastico solo in caso di necessità e senza ricorrere a soluzioni complesse di tipo elettronico, potendo così implementare il dispositivo anche su veicoli di serie o relativamente economici quali le biciclette.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite ma non esclusive del dispositivo secondo il trovato, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l<'>ausilio delle unite tavole di disegno, in cui:

la Figura 1 rappresenta una vista schematica in sezione di una prima configurazione di un dispositivo di recupero energetico inserito nell'impianto^ frenante di un veicolo a motore, ad esempio un'automobile;

la Figura 2 rappresenta una vista in sezione di una seconda configurazione di un dispositivo applicabile alfimpianto frenante di una bicicletta o veicolo similare.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito

11 dispositivo di recupero energetico secondo l'invenzione potrà essere applicato all’impianto frenante di un qualsiasi veicolo terrestre avente almeno una ruota collegata a mezzi di propulsione, in maniera indifferente rispetto alla tipologia di sistema frenante, che potranno essere ad esempio del tipo a disco, ganasce, a leva o similari, c dei mezzi di propulsione, che potranno comprendere un motore endotermico o elettrico collegato alla ruota mediante un semiasse. come nelle automobili, oppure un movimento centrale a pignone e trasmissione a catena come nelle biciclette.

Essenzialmente, il dispositivo I comprenderà un corpo di supporto 2 ancorabile ad una parte fissa del veicolo mediante un'apposita staffa 3 ed al cui interno è alloggiato un elemento elastico 4 per l'accumulo energetico suscettibile di passare da una prima condizione operativa in cui è scarico ad una seconda condizione operativa in cui è almeno parzialmente caricato. Preferibilmente l'elemento elastico è del tipo torsionale.

E' inoltre presente un elemento di interfaccia 5 solidale all'elemento elastico di accumulo 4 ed associabile al freno B del veicolo. L'elemento di interfaccia 5 sarà suscettibile di ruotare intorno ad un primo asse longitudinale X per trasmettere una coppia all'elemento di accumulo 4 e permettere il trasferimento allo stesso di almeno parte dell'energia generata nella frenata, promuovendone il passaggio dalla prima alla seconda condizione operativa.

Un elemento di trasmissione 6 sarà solidale con l'elemento di accumulo 4 e collegabile ai mezzi di propulsione del veicolo, non illustrati, per trasmettere a questi ultimi l'energia accumulata dall'elemento elastico 4.

Vantaggiosamente, il dispositivo 1 comprenderà mezzi di rilascio unidirezionali 7 dell'elemento elastico 4 configurati per impedire selettivamente il passaggio dell'elemento elastico 4 dalla seconda condizione caricata alla prima condizione scarica.

Inoltre, i mezzi di rilascio 7 saranno almeno parzialmente disattivabili in maniera selettiva per consentire il trasferimento almeno parziale dell'energia accumulata dall'elemento elastico 4 all'elemento di trasmissione 6.

Vantaggiosamente, l'elemento elastico di accumulo 4 sarà del tipo torsionale e ad esempio potrà essere costituito da una molla elicoidale sostanzialmente longitudinale con spire di sezione massima predeterminata.

La molla 4 avrà una prima spira di estremità longitudinale 8 resa solidale all'elemento di interfaccia 5 ed una seconda spira di estremità 9 solidale con l'elemento di trasmissione 6.

In particolare, il corpo di supporto 2 comprenderà una porzione tubolare 10 sostanzialmente longitudinale e girevole intorno al primo asse longitudinale X ed alloggiarne l'elemento elastico 4, coassiale alla stessa porzione tubolare 10.

Quest'ultima avrà una prima estremità 10' resa solidale all'elemento di interfaccia 5, ad esempio mediante reciproco calettamento, e sarà stabilmente vincolato alla prima spira di estremità 8 dell'elemento elastico 4. ad esempio mediante un fermo 1 1 .

Inoltre, il corpo di supporto 2 comprenderà una camicia cilindrica longitudinale 12 che attraversa almeno parte delle spire del'elemento elastico 4, preferibilmente l'intero elemento elastico 4. per limitarne la torsione elastica. In pratica, la torsione della molla 4 sarà limitata dalla battuta sulla camicia cilindrica interna 12.

Con particolare riferimento alla figura 1 , l'elemento di interfaccia 5 potrà essere costituito da un disco di frizione suscettibile di venire a contatto per traslazione relativa con il disco freno D dell'impianto frenante B.

L’elemento di trasmissione 6 comprenderà un primo elemento di ingranaggio 13 vincolato rigidamente alla seconda spira di estremità 9 dell’elemento elastico 4. ad esempio mediante un anello rigido di ancoraggio 14 solidale all'elemento elastico 4 e che impegna la dentatura esterna del primo elemento di ingranaggio 14.

Quest’ultimo sarà girevole intorno ad un secondo asse Y. preferibilmente coincidente con il primo X per semplificare la configurazione del dispositivo 1, e sarà collegabile ai mezzi di propulsione del veicolo. Ad esempio potrà essere montato direttamente sul semiasse del veicolo.

1 mezzi di rilascio 7 comprenderanno un disco 15 girevole intorno al primo asse X esclusivamente in un primo verso opposto a quello dell'elemento di interfaccia 5 nel passaggio dalla seconda alla prima condizione operativa dell’elemento elastico 4.

In questo modo il disco unidirezionale 15 impedirà che. al rilascio del disco freno D, l'elemento di interfaccia 5 possa ruotare nel senso opposto al moto, scaricando l'elemento elastico 4.

I mezzi di rilascio selettivo 7 comprenderanno inoltre un secondo elemento di ingranaggio 16 atto ad impegnare il primo elemento di ingranaggio 13.

In particolare, il secondo elemento di ingranaggio 16 sarà unidirezionalmente girevole e configurato per impedire la rotazione del primo elemento di ingranaggio 13 quando l'elemento elastico 4 passa dalla prima alla seconda condizione operativa.

In pratica, durante la fase di frenata, il secondo elemento di ingranaggio 16 risulterà bloccato nella rotazione permettendo la torsione dell’elemento elastico 4 ed il conseguente caricamento.

In una configurazione preferita il primo elemento di ingranaggio 13 sarà una ruota dentata, calettata in un ingranaggio con movimentazione a doppio rocchetto, mentre il secondo elemento di ingranaggio 16 sarà una vita senza line girevole solo nel senso di avanzamento del veicolo ed avente asse di sviluppo Z ortogonale al secondo asse Y.

Vantaggiosamente, i mezzi di rilascio 7 comprenderanno un attuatore elettrico 17 selettivamente attivabile da un utilizzatore del veicolo cd alto a sbloccare il secondo elemento di ingranaggio 16 per permettere la rotazione del primo elemento di ingranaggio 13 intorno al secondo asse Y con verso tale da portare l'elemento elastico 4 dalla seconda alla prima condizione operativa.

In questo modo, l’elemento elastico 4 potrà scaricarsi trasferendo almeno in parte la sua energia accumulata ai mezzi di propulsione del veicolo.

L’attuatore 17 potrà essere un motorino elettrico alloggiato in un apposito carter del corpo di supporto 2.

Nella figura 2 è illustrato un dispositivo 21 applicabile all'impianto frenante di un veicolo quale una bicicletta provvisto di un cavo di azionamento del freno e di almeno una ruota mossa da un movimento a pignone o ruota dentata P.

Il dispositivo 21 comprenderà ugualmente un corpo di supporto 22 con una porzione tubolare longitudinale 210 che alloggia, solidale allo stesso, un elemento elastico 24 di accumulo dell'energia, che sarà preferibilmente una molla elicoidale o altro elemento elastico di tipo torsionale.

L'elemento di interfaccia 25 sarà invece una leva ancorabile al cavo di azionamento dell'impianto frenante, ad esempio mediante un foro passante in cui inserire e bloccare il cavo, non illustrato.

Il corpo di supporto 22 comprenderà inoltre una staffa 218 ancorabile rigidamente ad una parte fissa del telaio del veicolo. In particolare, la staffa 218 potrà essere configurata per essere ancorata in corrispondenza della staffa di ancoraggio del cavalletto della bicicletta.

La porzione tubolare 210 sarà inoltre girevole intorno al suo asse longitudinale X e vincolato in rotazione alla leva 25 in maniera disimpegnabile.

Inoltre la porzione tubolare 210 presenterà le due estremità longitudinali 210' e 210" scorrevoli in rispettive asole curvilinee realizzate in porzioni trasversali della staffa di ancoraggio 218 per il vincolo mobile di questa con la porzione tubolare 2 IO.

In questo modo, la porzione tubolare 210, sotto l'azione della leva 25, potrà passare da una prima posizione inoperativa di freno non azionato, in cui essa è distale rispetto alla ruota del veicolo, ad una seconda posizione operativa di freno azionato in cui essa è a contatto con la ruota per trasmettere una coppia torcente e caricare l'elemento elastico 24.

L'elemento di trasmissione 26 potrà essere una corona dentata solidale e coassiale alla porzione tubolare 210 e suscettibile di ingranare il movimento a pignone o ruota dentata P del veicolo solo quando la porzione tubolare 210 è nella prima posizione inoperativa.

I mezzi di rilascio selettivo 27 comprenderanno infine un perno 220 attivabile manualmente dal'utilizzatore del veicolo e configurato per col legare/scol legare selettivamente l'elemento di trasmissione 26 dalla porzione tubolare 210 del corpo di supporto 22 in modo da poter attivare/escludere il dispositivo 20.

Ad esempio, il perno 220 potrà scorrere assialmente nella porzione tubolare 210 per passare da una posizione di impegno completamente contenuta nella stessa porzione 210 ad una posizione di disimpegno in cui è almeno parzialmente sporgente.

Da quanto sopra descritto, appare evidente che Pinvenzione raggiunge gli scopi prefissatisi

Claims

RIVENDICAZIONI dell’invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO PER IL RECUPERO ENERGETICO PER IMPIANTI FRENANTI DI VEICOLI RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo di recupero energetico per impianti frenanti di veicoli, in cui un veicolo comprende almeno una ruota collegata a mezzi di propulsione del veicolo ed associabili ad un freno (B), il dispositivo comprendendo: - un corpo di supporto (2, 22)ancorabile ad una parte fissa del veicolo; - un elemento elastico (4, 24) di accumulo energetico alloggialo in detto corpo di supporto (2, 22) e suscettibile di passare da una prima condizione operativa in cui è scarico ad una seconda condizione operativa in cui è almeno parzialmente caricato; - un elemento di interfaccia (5, 25) solidale con detto elemento elastico di accumulo (4, 24) ed associabile al freno (B) del veicolo, detto elemento di interfaccia (5, 25) essendo suscettibile di ruotare intorno ad un primo asse longitudinale (X) per trasmettere una coppia a detto elemento di accumulo (4. 24) e permettere il trasferimento allo stesso di almeno parte dell’energia generata nella frenata, promuovendone il passaggio da delta prima a detta seconda condizione operativa; - un elemento di trasmissione (6, 26) solidale con detto elemento di accumulo (4, 24) e collegabile ai mezzi di propulsione del veicolo per trasmettere a questi ultimi l’energia accumulata da detto elemento elastico (4, 24); caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rilascio unidirezionali (7, 27) di detto elemento elastico (4. 24) configurati per impedire selettivamente il passaggio di detto elemento elastico (4, 24) da detta seconda condizione caricata a detta prima condizione scarica, detti mezzi di rilascio (7. 27) essendo almeno parzialmente disattivabili in maniera selettiva per consentire il trasferimento almeno parziale dell'energia accumulata da detto elemento elastico {4, 24) a detto elemento di trasmissione (7. 27) al rilascio del freno.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1. caratterizzato dal fatto che detto elemento elastico di accumulo (4, 24) è una molla elicoidale sostanzialmente longitudinale con spire di sezione massima predeterminata ed avente una prima estremità longitudinale (8, 28) solidale a detto elemento di interfaccia (5. 25) ed una seconda estremità (9. 29) solidale con detto elemento di trasmissione (6. 26).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto (2, 22) comprende una porzione tubolare ( 10. 210) sostanzialmente longitudinale girevole intorno a detto primo asse longitudinale (X) ed alloggiarne detto elemento elastico (4, 24). detta porzione tubolare ( 10. 210) avendo una prima estremità ( 10', 210’) solidale con detto elemento di interfaccia (5. 25) ed essendo stabilmente vincolato a detto elemento elastico (4. 24).
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 2 o 3. caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto (2, 22) comprende una camicia cilindrica longitudinale ( 12) che attraversa almeno parte delle spire di detto elemento elastico (4) per limitarne la torsione elastica.
5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilascio (7) comprendono un disco ( 15) girevole intorno a detto primo asse (X) esclusivamente in un primo verso opposto a quello di detto elemento di interfaccia (5) nel passaggio dalla seconda alla prima condizione operativa di detto elemento elastico (4).
6. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento di trasmissione (6. 26) comprende un primo elemento di ingranaggio ( 13, 213) vincolato rigidamente a detta seconda estremità (9. 29) di detto elemento elastico (4, 24) e girevole intorno ad un secondo asse (Ύ). detto primo elemento di ingranaggio ( 13, 213) essendo collegabile ai mezzi di propulsione del veicolo.
7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilascio (7) comprendono un secondo elemento di ingranaggio ( 16) atto ad impegnare detto primo elemento di ingranaggio ( 15). detto secondo elemento di ingranaggio ( 16) essendo unidirezionalmente girevole e configurato per impedire la rotazione di detto primo elemento di ingranaggio ( 15) quando detto elemento elastico (4) passa da detta prima a detta seconda condizione operativa.
8. Dispositivo secondo ia rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilascio (7) comprendono un attualore elettrico ( 17) selettivamente attivabile ed atto a sbloccare detto secondo elemento di ingranaggio ( 16) per permetterne la rotazione intorno a detto secondo asse (Y) con verso tale da portare detto elemento elastico (4) da detta seconda a detta prima condizione operativa.
9. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni dalla I alla 5, in cui il dispositivo è applicabile all'impianto frenante di un veicolo provvisto di un cavo di azionamento del freno e di almeno una ruota mossa da un movimento a pignone o ruota dentata (P), caratterizzato dal fatto che detto elemento di interfaccia (25) è una leva ancorabile al cavo di azionamento dell’impianto frenante.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9. caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto (22) comprende una staffa (218) ancorabile rigidamente ad una parte fissa del veicolo ed una porzione tubolare (2 IO) sostanzialmente longitudinale girevole intorno a detto asse longitudinale (X) ed alloggiarne detto elemento elastico (24). solidale allo stesso, detta porzione tubolare (2 IO) essendo inoltre vincolabile in rotazione a detta leva (25) in maniera disimpegnabile e vincolata traslabilmente a detta staffa (28) per passare da una prima posizione inoperativa con freno non azionato, in cui detta porzione tubolare (2 IO) è distale rispetto alla ruota del veicolo, ad una seconda posizione operativa di freno azionato in cui detta porzione tubolare (2 IO) è a contatto con la ruota per trasmettere una coppia torcente e caricare detto elemento elastico (24).
11. Dispositivo secondo la rivendicazione 10. caratterizzato dal fatto che detto elemento di trasmissione (26) è una corona dentata solidale e coassiale a detta porzione tubolare (210) e suscettibile di ingranare il movimento del veicolo solo quando detta porzione tubolare (210) è in detta prima posizione inoperativa.
12 Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni dalla 9 alla 1 1. caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilascio selettivo (27) comprendono un perno (220) azionabile manualmente e configurato per collegare/scollegare selettivamente detto elemento di trasmissione (26) rispetto a detta porzione tubolare (210) di detto corpo di supporto (22).