ITTO20120003U1 - Gruppo puleggia preferibilmente per trascinare un organo accessorio tramite una trasmissione a cinghia in un motore a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del modello di utilità dal titolo: "GRUPPO PULEGGIA PREFERIBILMENTE PER TRASCINARE UN ORGANO ACCESSORIO TRAMITE UNA TRASMISSIONE A CINGHIA IN UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA"

SETTORE TECNICO

La presente innovazione è relativa a un gruppo puleggia, preferibilmente collegato ad un organo accessorio e accoppiato ad una cinghia di trasmissione di una trasmissione accessori per un motore a combustione interna.

STATO DELL'ARTE ANTERIORE

Un motore a combustione interna è generalmente accoppiato ad organi accessori, quali ad esempio un compressore per l'aria condizionata oppure un alternatore o una macchina elettrica equivalente, tramite una trasmissione accessori a cinghia comprendente una puleggia collegata all'albero a gomiti, almeno una puleggia collegata all'organo accessorio e una cinghia per trasferire potenza fra l'albero motore e l'organo accessorio.

Un motore a combustione interna conduce la trasmissione a cinghia in un intervallo di velocità di rotazione molto ampio e ogni variazione della velocità di rotazione provoca un carico sulla cinghia dovuto all'inerzia dell'organo accessorio.

Tali variazioni possono essere dovute ad esempio alle irregolarità di rotazione dell'albero a gomiti in alcune fasi di funzionamento, come ad esempio durante l'accensione o un'accelerazione o una decelerazione.

Quando la variazione di velocità è brusca oppure la coppia d'inerzia dell'organo accessorio è elevata, come ad esempio nel caso di un alternatore o di una macchina elettrica equivalente, la cinghia viene sollecitata pesantemente e la durata della trasmissione tende a diminuire.

Inoltre alcuni accessori, come ad esempio l'alternatore oppure una macchina elettrica equivalente, richiedono obbligatoriamente un'elevata velocità di rotazione che viene raggiunta tramite una puleggia che deve presentante un diametro ridotto.

OGGETTO DELL'INVENZIONE

Lo scopo della presente innovazione è di realizzare un gruppo puleggia che consenta di risolvere l'inconveniente sopra specificato anche per applicazioni che richiedano un diametro ridotto.

Lo scopo della presente innovazione viene raggiunto tramite un gruppo puleggia secondo la rivendicazione 1.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente innovazione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica di un gruppo puleggia secondo la presente innovazione;

- la figura 2 è una sezione assiale del gruppo puleggia di figura 1;

- la figura 3 è una vista prospettica con particolari asportati per chiarezza del gruppo puleggia di figura 1; e la figura 4 è un grafico che illustra la caratteristica di funzionamento del gruppo puleggia di figura 1 e riportante in ascissa la posizione angolare relativa fra mozzo e puleggia e in ordinata la coppia motrice applicata.

FORMA DI REALIZZAZIONE PREFERITA DELL'INVENZIONE

Con riferimento alla figura 1 è indicato con 1 nel suo insieme un gruppo puleggia comprendente un mozzo 2 avente un asse A e atto ad essere collegato all'albero di trasmissione di una macchina elettrica (non illustrata) e una puleggia 3 girevole rispetto al mozzo 2.

In particolare, la puleggia 3 comprende una parete di accoppiamento 4 atta a cooperare ad attrito con una cinghia poli-V (non illustrata) e definente una superficie di contatto 5 avente una pluralità di gole circonferenziali 6.

In maggiore dettaglio (figura 2) il mozzo 2 comprende un corpo cilindrico 7, una porzione tubolare 8 uscente lungo l'asse A dal corpo cilindrico 7 e una porzione tubolare 9 uscente lungo l'asse A dalla parte opposta della porzione tubolare 8 rispetto al corpo cilindrico 7. In particolare, le porzioni tubolari 7, 8 presentano un diametro esterno inferiore a quello del corpo cilindrico 7.

Inoltre, il mozzo 2 definisce un foro 10 coassiale all'asse A e atto ad alloggiare l'albero di trasmissione della macchina elettrica.

La puleggia 3 è preferibilmente supportata sul corpo cilindrico 7 tramite una boccola a strisciamento 11 che comprende una parete cilindrica 12 radialmente interposta fra il corpo cilindrico 7 stesso e la parete di accoppiamento 4, e una flangia 13 rivolta verso l'asse A e disposta in battuta assiale contro il corpo cilindrico 7. Fra il mozzo 2 e la puleggia 3 è inoltre interposto un anello 14 montato da parte assiale opposta della flangia 13 rispetto alla parete cilindrica 12 fra il corpo cilindrico 7 e un inserto anulare 15 uscente radialmente dalla parete di accoppiamento 4 verso l'asse A allo scopo di definire la posizione assiale della puleggia 3 rispetto al mozzo 2.

La puleggia 3 viene preferibilmente realizzata in un pezzo unico per deformazione plastica, ad esempio tramite fluoformatura, di una lamiera metallica e comprende, da parte assiale opposta del risalto anulare 15 rispetto alla parete di accoppiamento 4, una flangia 16 uscente radialmente dalla parete di accoppiamento 4 stessa da parte opposta all'asse A e una parete cilindrica 17 portata dalla flangia 16 e coassiale all'asse A.

La parete cilindrica 17 si estende assialmente da parte opposta della parete di accoppiamento 4 rispetto alla flangia 16 e delimita circonferenzialmente una cavità anulare 18.

La cavità anulare 18 è delimitata in direzione assiale tramite la flangia 16 e il mozzo 2 da una parte e tramite un coperchio 19 dall'altra in modo che sia definito un volume anulare chiuso per impedire l'ingresso di detriti e che il coperchio 19 sia in uso preferibilmente da parte opposta di una parete del motore a combustione interna rispetto alla parete di accoppiamento 4.

In particolare, il coperchio 19 comprende, preferibilmente in un unico corpo, una piastra 20 perpendicolare all'asse A, un collare 21 uscente da una porzione centrale della piastra 20 e alloggiato con gioco radiale nel foro 10 in modo da definire una tenuta a labirinto, e una parete periferica 22 uscente assialmente dalla piastra 20 per accoppiarsi alla parete cilindrica 17 in modo rigido, ad esempio a scatto.

Preferibilmente, la parete periferica 22 è cilindrica e definisce un orlo 23 ripiegato verso l'asse A contro la flangia 16 per definire l'accoppiamento rigido con la puleggia 3.

Il gruppo puleggia 1 è inoltre provvisto di un giunto disaccoppiabile 24 alloggiato all'interno della cavità 18 e collegato in modo da trasmettere una coppia fra il mozzo 2 e la puleggia 3 e consentire contemporaneamente una rotazione relativa fra puleggia 3 e mozzo 2 entro un intervallo angolare predeterminato.

In particolare (figura 3), il giunto disaccoppiabile 24 comprende una molla metallica, preferibilmente una molla a spirale 25, e una coppia di pattini 26, 26a caricati dalla molla a spirale 25 in direzione radiale contro una superficie di contatto 27 definita dalla parete cilindrica 17 e avente un diametro maggiore di quello della parete di accoppiamento 4. Preferibilmente i pattini 26, 26a sono realizzati in un materiale polimerico e ancor più preferibilmente i pattini 26, 26a sono realizzati in Stanyl®.

La molla a spirale 25 comprende, preferibilmente in un unico corpo, una porzione di estremità 28 fissa rispetto al mozzo 2 e una porzione di slittamento 29 opposta alla porzione di estremità 28 e supportante i pattini 26, 26a. La porzione di estremità 28 viene preferibilmente fissata in una scanalatura 30 realizzata eccentricamente rispetto all'asse A sulla porzione tubolare 9 e avente un piano medio disposto lungo una corda del perimetro circolare della porzione tubolare 9 stessa.

La porzione di slittamento 29 è collegata rigidamente ai pattini 26, 26a ad esempio tramite incollaggio oppure per accoppiamento di forma e i pattini 26, 26a sono angolarmente distanziati fra loro di 180° circa. In questo modo le azioni esercitate in direzione radiale da ciascun pattino 26, 26a sulla superficie di contatto 27 si compongono in una risultante sostanzialmente nulla.

Convenientemente, inoltre, lungo la superficie di contatto 27 è disposto un arresto 31 radiale uscente verso l'asse A e cooperante in direzione circonferenziale con la porzione di slittamento 29 per delimitare la posizione relativa di quest'ultima rispetto alla parete cilindrica 17 tramite il contatto diretto con la porzione di slittamento 29 stessa.

Secondo una forma preferita di realizzazione, l'arresto 31 viene realizzato tramite una lavorazione di deformazione plastica eseguita su una porzione della parete cilindrica 17.

Preferibilmente, l'arresto 31 è opportunamente sagomato per definire un dispositivo di smorzamento che consente di ridurre l'energia d'impatto e la rumorosità del gruppo puleggia 1.

In particolare, l'arresto 31 presenta una faccia inclinata 50 raccordata alla superficie di contatto 27 e cooperante con una porzione libera di estremità 29' della porzione di slittamento 29, e una faccia di arresto 51 raccordata alla faccia inclinata 50 e delimitante la posizione angolare della porzione libera di estremità 29' rispetto alla parete cilindrica 17. Preferibilmente, la porzione libera di estremità 29' è costituita da una porzione metallica della molla a spirale 25 e presenta uno smusso per slittare sulla superficie inclinata 50 e ridurre 1'usura.

Allo scopo di garantire la trasmissione di potenza fra il mozzo 2 e la puleggia 3 anche in caso di rottura della molla a spirale 25, il gruppo puleggia 1 comprende un dispositivo di sicurezza tale da definire un collegamento alla rotazione funzionante in parallelo rispetto a quello definito dal giunto disaccoppiabile a slittamento 24.

In particolare, il dispositivo di sicurezza (figura 1) comprende un risalto radiale 32 fisso rispetto al mozzo 2 e un arresto 33 fisso rispetto alla puleggia 3. Convenientemente, l'arresto 33 è angolarmente disposto in modo da contattare il risalto radiale 32 solamente dopo che la porzione di estremità 29 contatta l'arresto 31.

Il dispositivo di sicurezza può comprendere un secondo arresto 34 distanziato lungo una direzione circonferenziale dall'arresto 33 in modo da limitare la corsa relativa della puleggia 3 rispetto al mozzo 2 nella direzione di rotazione opposta rispetto a quella nella quale agisce l'arresto 31.

In particolare, l'arresto 34 contatta il risalto radiale 32 prima che il pattino 26a si incastri con l'arresto 31 dalla parte opposta a quella delle facce 50, 51.

Secondo una forma di realizzazione, il dispositivo di sicurezza (figura 1) viene realizzato tramite l'inserto anulare 15 che comprende, preferibilmente in un unico pezzo in lamiera piegata, una piastra anulare 35 collegata rigidamente alla parete di accoppiamento 4 e un settore di parete cilindrica 36 uscente coassialmente all'asse A dalla piastra anulare 35 verso il corpo cilindrico 7.

Il risalto radiale 32 esce radialmente dalla porzione tubolare 8 ed assialmente da un fianco del corpo cilindrico 7. Inoltre, il risalto radiale 32 presenta una dimensione tale da contattare selettivamente le estremità del settore di parete cilindrica 36.

Il funzionamento del gruppo puleggia 1 è il seguente. In una prima condizione di funzionamento, la porzione libera di estremità 29' contatta di testa la faccia di arresto 50 e la trasmissione a cinghia funziona con una coppia motrice bassa e tale che la cinghia conduce il gruppo puleggia 1 in direzione oraria rispetto alla figura 3 (coppia motrice positiva). Sotto l'azione della coppia motrice, la puleggia 3 si muove angolarmente rispetto al mozzo 2 e tende a svolgere la molla a spirale 25. La puleggia 3 si muove in una posizione angolare rispetto al mozzo 2 tale che la reazione della molla a spirale 25 è in equilibrio dinamico con la coppia motrice (tratto inclinato nel primo quadrante del grafico di figura 4) e la trasmissione a cinghia conduce la macchina elettrica.

Quando la coppia motrice cresce oltre una soglia predeterminata, il risalto radiale 32 contatta l'arresto 33 e, per carichi superiori alla soglia, la puleggia 3 è collegato rigidamente al mozzo 2 (tratto verticale nel primo quadrante del grafico di figura 4). In questo modo, l'arresto 33 definisce il carico massimo che agisce sulla molla a spirale 25 durante il funzionamento. Convenientemente, la rotazione relativa tale che la molla a spirale 25 raggiunga la condizione in cui le spire si contattano radialmente fra loro e/o il proprio limite di rottura e/o di snervamento è superiore alla rotazione consentita tramite l'arresto 33.

In una ulteriore condizione di funzionamento, la coppia motrice è tale che il mozzo 2 tende a condurre la puleggia 3 in direzione oraria ad esempio perché il motore a combustione interna sta decelerando (coppia motrice negativa). Quando la coppia negativa è relativamente bassa, i pattini 26, 26a rimangono fissi rispetto alla parete cilindrica 17 a causa della forza d'attrito generata dal precarico della molla a spirale 25, la quale tende così ad avvolgersi (tratto inclinato nel terzo quadrante del grafico di figura 4).

Quando la coppia motrice negativa raggiunge un valore limite tale da vincere la forza di attrito statico fra pattini 26, 26a e superficie di contatto 27, la porzione di slittamento 29 slitta prima sulla faccia inclinata 50 (tratto raccordato nel terzo quadrante di figura 4) e poi lungo la superficie di contatto 27 e svolge la funzione di un giunto disaccoppiabile che esercita un'azione di smorzamento per attrito (tratto orizzontale del grafico di figura 4).

Tale slittamento viene limitato dal risalto radiale 32 e dall'arresto 34 in modo da evitare che i pattini 26, 26a compiano una rotazione di circa 180° e che il risalto 26a raggiunga il risalto 31. E' stato infatti verificato che in tale condizione a volte il pattino 26a si incastra sul risalto 31 e si danneggia.

Quando il risalto radiale 32 contatta l'arresto 34, il mozzo 2 trascina in modo rigido la puleggia 3 (tratto verticale nel terzo quadrante del grafico di figura 4) Se a partire da tale ultima posizione la coppia motrice si inverte e la puleggia 3 conduce nuovamente il mozzo 2, i pattini 26, 26a rimangono inizialmente fissi a causa della forza d'attrito (tratto inclinato fra il terzo e il secondo quadrante di figura 4). Al crescere della coppia, i pattini 26, 26a riprendono a slittare finché la porzione libra di estremità 29' scorre a contatto sulla faccia inclinata 51 e aumenta il carico radiale della molla spirale 25. La coppia d'attrito aumenta pertanto in modo progressivo prima del contatto contro la faccia di arresto 50 e viene così dissipata una parte dell'energia d'impatto (tratto raccordato nel primo quadrante di figura 4).

Inoltre, i pattini 26, 26a slittano bidirezionalmente e definiscono un ciclo d'isteresi come raffigurato dall'area tratteggiata di figura 4.

Pertanto, la molla 25 definisce un giunto elastico fra mozzo 2 e puleggia 3 e assorbe le irregolarità od oscillazioni di coppia motrice. Inoltre, i pattini 26, 26a svolgono una funzione di smorzamento per attrito allo scopo di rendere ancora più efficace il disaccoppiamento e attenuare i conseguenti fenomeni oscillatori. L'interazione fra faccia inclinata 50 e porzione libera dio estremità 29' aumenta localmente la coppia d'attrito in modo da ridurre l'energia d'impatto.

Convenientemente, la rigidezza e quindi la geometria della molla a spirale 25, il carico radiale agente sui pattini 26, 26a e il coefficiente d'attrito fra pattini 26, 26a e superficie di contatto 27 vengono progettati in modo da ottenere un disaccoppiamento angolare e uno slittamento a carichi relativamente bassi per assorbire oscillazioni di coppia a bassa frequenza. L'azione d'attrito dei pattini 26, 26a consente anche di ridurre il rumore legato all'impatto contro il risalto 31.

Inoltre, in caso di danneggiamento della molla a spirale 25, la macchina elettrica può essere condotta tramite l'arresto 33 e il risalto 32, i quali sono opportunamente dimensionati per sopportare il carico massimo trasmissibile dal gruppo puleggia 1.

Pertanto, il giunto disaccoppiabile 24 definisce un accoppiamento misto definito da un giunto elastico con possibilità di slittamento.

L'arresto 31 consente di ottenere il funzionamento come giunto elastico avente una caratteristica di funzionamento (tratto inclinato del grafico di figura 4) asimmetrica e delimitata nel verso delle coppie motrici positive crescenti dalla caratteristica elastica della molla a spirale 25 e nel verso delle coppie motrici negative crescenti dalla coppia di soglia che provoca lo slittamento del pattino 26.

Gli arresti 33, 34 contribuiscono inoltre a definire rispettivi collegamenti angolari monodirezionali rigidi che delimitano il comportamento del giunto elastico per le coppie motrici positive e lo slittamento per le coppie motrici negative.

I vantaggi che il gruppo puleggia 1 precedentemente descritto consente di ottenere sono i seguenti.

L'effetto di disaccoppiamento fra mozzo 2 e puleggia 3 viene raggiunto tramite un'unica molla a spirale 25 che, affiancata alla parete di accoppiamento 4, consente di ridurre le dimensioni radiali per trascinare efficacemente un accessorio che richiede una elevata velocità di rotazione come una macchina elettrica funzionante da alternatore .

II collegamento misto definito dalla combinazione fra l'arresto 31 e lo slittamento dei pattini 26, 26a garantisce di poter trasmettere coppie elevate tramite la molla metallica e contemporaneamente di disaccoppiare rotazionalmente nel caso di oscillazioni di carico che, quando provocano il distacco della porzione libera di estremità 29' dall'arresto 31, comportano la presenza di un vantaggioso effetto smorzante dovuto allo slittamento dei pattini 26, 26a.

Inoltre, la molla è compatta poiché viene sostanzialmente caricata in compressione.

Il dispositivo di sicurezza consente sia di limitare il carico massimo sulla molla a spirale 25 che di condurre l'accessorio nel caso di una rottura della molla a spirale 25.

La geometria a spirale della molla 25 consente di ottenere valori di rigidezza medio-bassi particolarmente adatti ad evitare di trasmettere oscillazioni di carico a bassa frequenza. Una superficie di contatto 27 avente un diametro maggiore rispetto al diametro massimo della superficie sagomata 5 consente di modulare ulteriormente la rigidezza.

Tramite la faccia inclinata 50, la coppia d'attrito mentre i pattini 26, 26a slittano sulla superficie di contatto 27 aumenta prima che la porzione di estremità libera 29' contatti la faccia di arresto 51 e ciò diminuisce il rumore durante il funzionamento.

Risulta infine chiaro che al gruppo puleggia 1 qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito protettivo della presente innovazione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, il gruppo puleggia 1 può essere montato in una trasmissione start-stop per condurre una macchina elettrica reversibile. In particolare, una macchina elettrica reversibile condotta da una trasmissione può funzionare sia da alternatore quando il motore a combustione interna conduce il veicolo che da motore elettrico per condurre il veicolo stesso oppure per accendere il motore a combustione interna. Il gruppo puleggia 1 può essere montato su una macchina elettrica reversibile e può sia condurre l'albero di trascinamento per consentire il funzionamento da alternatore che essere condotto tramite il contatto fra risalto 32 e arresto 34 per consentire il funzionamento da motore.

Inoltre, il giunto disaccoppiabile 24 può prevedere caratteristiche di funzionamento aventi andamenti diversi da quello di figura 4. Ad esempio, l'arresto 31 può non essere presente e in tal caso la coppia che comporta lo slittamento del pattino 26 definisce il valore massimo di coppia trasmissibile.

Anche gli arresti 33, 34 sono opzionali. In particolare, è possibile prevedere la presenza di uno dei due arresti 33, 34 sia in combinazione che in assenza dell'arresto 31.

Claims (10)

1. RIVENDICAZ IONI 1. Gruppo puleggia (1) per una trasmissione di un motore a combustione interna, comprendente un mozzo (2) avente un asse (A) e atto ad essere collegato ad un organo accessorio, una puleggia (3) avente una parete di accoppiamento (4) atta ad accoppiarsi con un elemento flessibile senza fine e mobile in modo da ruotare relativamente rispetto al detto mozzo (2), un giunto disaccoppiabile (24) funzionalmente interposto fra il detto mozzo (2) e la detta puleggia (3) e affiancato alla detta parete di accoppiamento (4), il detto giunto disaccoppiabile (24) comprendendo una porzione di slittamento (29) caricata elasticamente contro una superficie di contatto (27) per generare una coppia di attrito agente sulla detta puleggia (3), la detta superficie di contatto (27) avendo un diametro maggiore di quello della detta parete di accoppiamento (4), il detto giunto disaccoppiabile (24) comprendendo una molla a spirale (25) avente una porzione di estremità libera (29') tale che la detta porzione di slittamento (29) comprende la detta porzione libera di estremità (29').
2. 2. Gruppo puleggia secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo arresto angolare (31) cooperante con la detta porzione di slittamento (29).
3. 3. Gruppo puleggia secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la detta superficie di contatto (27) presenta un profilo variabile in modo che il carico elastico agente sulla detta porzione di slittamento (29) aumenta mentre la detta porzione di slittamento (29) si avvicina al detto arresto angolare (31).
4. 4. Gruppo puleggia secondo la rivendicazione 2 o secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere un secondo arresto angolare (33) cooperante con un risalto (32) fisso rispetto a uno dei detti mozzo (2) e puleggia (3), il detto secondo arresto angolare (33) essendo circonferenzialmente distanziato rispetto al detto primo arresto angolare (31) in modo che il detto risalto (32) contatta il detto secondo arresto angolare (33) dopo che il detto giunto disaccoppiabile a slittamento (24) contatta il detto primo arresto angolare (31).
5. 5. Gruppo puleggia secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere un terzo arresto angolare (34) cooperante con il detto risalto (32) e angolarmente distanziato dal detto secondo arresto angolare (33).
6. 6. Gruppo puleggia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta molla a spirale (25) comprende una porzione di estremità vincolata (28) collegata al detto mozzo (2) e dal fatto che la detta puleggia (3) comprende una parete di slittamento (17) cooperante con la detta porzione di slittamento (27).
7. 7. Gruppo puleggia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto mozzo (2) e la detta puleggia (3) definiscono una cavità (18) alloggiante la detta molla a spirale (25) e dal fatto di comprendere un coperchio (19) per chiudere assialmente la detta molla a spirale (25) all'interno della detta cavità (18).
8. 8. Gruppo puleggia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il dette giunto disaccoppiabile (24) comprende almeno un pattino (26, 26a) portato dalla detta porzione di slittamento (29) e disposto a contatto con la detta parete di slittamento (17).
9. 9. Gruppo puleggia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta parete di accoppiamento (4) definisce una superficie sagomata (5) atta a contattare il detto elemento flessibile e dal fatto che la detta porzione di slittamento (29) presenta una quota massima radiale maggiore del raggio massimo della detta superficie sagomata (5).
10. 10. Gruppo puleggia secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto giunto disaccoppiabile (24) è elastico per un intervallo predeterminato della posizione angolare relativa fra i detti mozzo (2) e puleggia (3).