ITTO20120148A1 - Volano a doppia massa perfezionato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: “VOLANO A DOPPIA MASSA PERFEZIONATO”

La presente invenzione è relativa a un volano a doppia massa perfezionato avente un elemento elastico di disaccoppiamento e atto a smorzare le vibrazioni torsionali dell'albero a gomiti di un motore a combustione interna di un veicolo nonché a fornire una funzione di disaccoppiamento.

Un volano a doppia massa comprende una massa primaria collegata ad un albero a gomiti di un motore a combustione interna, una massa secondaria collegata all'albero motore di una scatola del cambio del veicolo e un elemento di disaccoppiamento che è torsionalmente elastico e accoppia la massa primaria alla massa secondaria.

L’elemento di disaccoppiamento può comprendere una pluralità di molle elicoidali di compressione circonferenziali che collegano torsionalmente la massa primaria con un elemento per caricare molle intermedio, e un ulteriore elemento elastico per collegare in modo torsionale l’elemento per caricare molle alla massa secondaria, l’elemento per caricare molle essendo girevole rispetto alla prima e alla seconda massa del volano ed essendo configurato per trasferire il carico torsionale dalle molle fissate alla massa primaria alle molle fissate alla massa secondaria.

Inoltre è previsto anche un dispositivo smorzatore per smorzare le vibrazioni durante le risonanze torsionali che si verificano ad esempio all’avviamento, quando la velocità del motore accresce nelle prime frequenze naturali del volano, ad esempio a 200-400 giri al minuto.

Un aspetto fondamentale nella progettazione di un volano è il raggiungimento in modo efficiente del miglior compromesso tra una funzione di disaccoppiamento volta ad evitare che le fluttuazioni angolari provenienti dall’albero a gomiti vengano trasmesse agli altri componenti di una trasmissione, ad esempio la frizione, la scatola del cambio, il differenziale, eccetera e una funzione di smorzamento delle vibrazioni durante la risonanza, in particolare la risonanza nelle prime frequenze naturali degli elementi fissati alla massa secondaria, ossia l’albero motore della scatola del cambio, la massa secondaria.

Lo scopo della presente invenzione è quello di prevedere un volano a doppia massa in grado di soddisfare almeno parzialmente l’esigenza summenzionata.

Lo scopo della presente invenzione è ottenuto con un volano a doppia massa secondo la rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione essa verrà ulteriormente descritta in relazione alle figure allegate in cui:

- la figura 1 è un disegno funzionale schematico di un volano a doppia massa secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è un grafico di una coppia di smorzamento applicata al volano di figura 1; e

- la figura 3 è un disegno funzionale schematico di una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.

Nella figura 1, il numero 1 indica un volano a doppia massa comprendente una massa primaria 2 preferibilmente fissata ad un albero a gomiti di un motore a combustione interna E, una massa secondaria 3 preferibilmente fissata attraverso una frizione ad un albero motore di una scatola del cambio G di un veicolo, una pluralità di molle elicoidali di compressione 4 disposte in modo circonferenziale per ottenere un’azione torsionale su una massa secondaria e un ulteriore elemento torsionalmente elastico 5 disposto in serie tra il volano a massa primaria e le molle elicoidali di compressione 4. Preferibilmente la scatola del cambio è una scatola del cambio a rapporto di velocità variabile in modo continuo e il motore a combustione interna E è utilizzabile in un veicolo a trazione posteriore.

In particolare l’elemento torsionalmente elastico 5 è collegato a molle elicoidali di compressione 4 attraverso un elemento per caricare molle 6 avente una massa non trascurabile rispetto alle masse primaria e secondaria. L’elemento per caricare molle 6 è un elemento, o una struttura, configurato per trasferire una coppia dall’elemento elastico 5 alle molle elicoidali di compressione 4. L’elemento torsionalmente elastico 5 è disposto in modo tale da trasmettere una coppia alle molle elicoidali di compressione 4 attraverso l’elemento per caricare molle 6 quando la massa primaria 2 aziona la massa secondaria 3.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, l’elemento elastico 5 comprende un filo metallico di sezione trasversale non rotonda o una molla a spirale a nastro avente una prima porzione di estremità 7 rigidamente collegata alla massa primaria 2 e una seconda porzione di estremità 8 rigidamente collegata all’elemento per caricare molle 6.

Come forma di realizzazione preferita della presente invenzione, l’elemento elastico è una molla a spirale avente una pluralità di spire definite da un angolo compreso tra 250° e 600° e un rapporto altezza/larghezza della sezione trasversale compreso tra 0,4 e 0,8. Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni, una molla a spirale comprende spire o porzioni di spire aventi una curvatura variabile e, pertanto, un raggio variabile. Tale variazione può essere di tipo continuo o discontinuo. A titolo esemplificativo almeno una porzione della molla a spirale può essere sagomata come la spirale di Archimede. Inoltre le spire creano uno gioco radiale per evitare il contatto diretto. In alternativa possono esserci due o più molle a spirale disposte con uno sfalsamento assiale tra loro.

Come forma di realizzazione ulteriormente preferita, la sezione trasversale dell’elemento elastico 5 ha una larghezza compresa tra 10 mm e 30 mm e un’altezza compresa tra 4 mm e 12 mm. Preferibilmente l’elemento a molla elastico 5 è formato da una molla a sezione trasversale appiattita.

Per migliorare le prestazioni della durata a fatica si è dimostrato importante che il raccordo che che collega le facce planari dell’elemento elastico 5 sia compreso tra 1 mm e 3 mm. Preferibilmente la sezione trasversale dell’elemento elastico 5 è sostanzialmente rettangolare. Le suddette caratteristiche servono da sole e, in modo migliore, in combinazione per ottenere l’intervallo desiderato di rigidezza per disaccoppiare le vibrazioni provenienti dalla massa primaria 2, e contemporaneamente, la durata a fatica desiderata. Inoltre i suddetti intervalli geometrici contribuiscono, da soli o ancor meglio in combinazione, ad ottenere una molla di facile produzione e hanno pertanto un impatto positivo sui costi di produzione.

L’elemento elastico 5 e la pluralità di molle elicoidali di compressione 4 sono disposti in serie tra la massa primaria 2 e la massa secondaria 3, l’elemento per caricare molle 6 essendo disposto tra l’elemento elastico 5 e le molle elicoidali di compressione 4. Secondo la presente invenzione, la rigidezza torsionale massima delle molle elicoidali di compressione 4, misurata quando l’elemento per caricare molle 6 si posta angolarmente rispetto alla massa secondaria 3, è maggiore rispetto alla rigidezza torsionale dell’elemento elastico 5. La rigidezza torsionale di una molla elicoidale di compressione è una conversione della rigidezza di compressione lineare di una molla elicoidale e dipende anche dalla posizione radiale della molla all'interno del volano.

Preferibilmente, le molle elicoidali di compressione 4 sono collegate tra l’elemento per caricare molle 6 e una massa secondaria 3 di modo tale da creare uno gioco circonferenziale G1. Pertanto quando l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 si spostano relativamente in direzione angolare, il gioco circonferenziale G1 verrà chiuso prima di comprimere le molle elicoidali di compressione 4 nella direzione circonferenziale.

Inoltre il volano a doppia massa 1 comprende un dispositivo smorzatore avente una prima unità T1 e una seconda unità T2. Preferibilmente entrambe le unità di smorzamento T1 e T2 sono unità di smorzamento a secco.

Il dispositivo smorzatore è previsto tra l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 e le unità di smorzamento T1, T2 sono collegate in parallelo rispetto al elemento per caricare molle 6.

Preferibilmente, l’unità di smorzamento T1 è configurata in modo tale che sia presente un gioco circonferenziale G2. Pertanto quando l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 si spostano relativamente in direzione angolare, il gioco circonferenziale G2 dovrà essere chiuso prima che l’unità di smorzamento T1 eserciti la propria azione di smorzamento angolare.

Al contrario, l’unità di smorzamento T2 è configurata in modo tale che l’azione di smorzamento angolare di T2 sia prevista per qualsiasi spostamento angolare relativo dell’elemento per caricare molle 6 e della massa secondaria 3. Preferibilmente, l’unità di smorzamento T2 comprende una boccola montata ad interferenza tra l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 per fornire un accoppiamento ad attrito. È importante notare che la coppia di attrito dell’unità di smorzamento T2 non dipende dalla velocità angolare e che possono essere previste altre forme di realizzazione di dispositivi smorzatori che non dipendono dalla velocità rotazionale, ossia superfici di attrito caricate lungo una direzione assiale da uno o più elementi elastici, la direzione assiale essendo parallela all’asse di rotazione della massa secondaria 3 rispetto alla massa primaria 2.

Pertanto, l’effetto di smorzamento torsionale si verifica quando l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 si spostano relativamente in direzione angolare. Preferibilmente, G1 è chiuso ad una coppia che è superiore o pari a quella necessaria per chiudere il gioco G2, per cui l’unità di smorzamento T2 è attivata prima o nel momento in cui vengono caricate le molle elicoidali 4. Pertanto è possibile prevedere una condizione di funzionamento, ossia quando lo spostamento angolare relativo tra l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 è minore di G1, in cui il livello di smorzamento T2 è attivo e le molle elicoidali di compressione 4 non sono caricate. In particolare, le unità di smorzamento T1 e T2 forniscono un rispettivo livello costante di smorzamento per cui, quando il gioco G2 è chiuso, l’intera coppia di smorzamento tra l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 aumenta da un primo livello ad un secondo livello maggiore del primo livello (si veda la figura 2).

È importante notare che la coppia di attrito complessiva generata dall’accelerazione centrifuga applicata alle molle elicoidali di compressione 4 contro le pareti delle rispettive sedi è minore rispetto al valore almeno dell’unità di smorzamento T1 per tutta la velocità di rotazione del motore a combustione interna. Ciò può essere ottenuto usando molle elicoidali di compressione 4 di dimensioni assiali ridotte. Secondo una forma di realizzazione esplicativa, ciascuna molla elicoidale di compressione 4 ha una massa di 10-50 grammi. Inoltre le molle elicoidali di compressione sono sufficientemente corte da poter essere alloggiate nelle rispettive sedi e mantenere un asse sostanzialmente rettilineo. Le sedi sono configurate per mantenere le molle elicoidali di compressione 4 in posizione contro l’azione dell’accelerazione centrifuga e per premere le molle quando la massa secondaria 3 e l’elemento per caricare molle 6 sono caricati da una coppia che chiude il gioco G1. In una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, la coppia di smorzamento massima generata dall’accelerazione centrifuga applicata alla molla elicoidale di compressione 4 è minore rispetto alla coppia di smorzamento delle unità di smorzamento T1 e/o T2.

Pertanto, secondo una prima forma di realizzazione esplicativa, è previsto un effetto di smorzamento complessivo che varia in modo discontinuo il tasso di smorzamento tra l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 tra almeno due valori. Il tasso di smorzamento discontinuo è ottenuto in particolare prevedendo il gioco G2.

Inoltre la rotazione angolare dell'elemento elastico 5 è preferibilmente limitata da due arresti 20, 21 fissati in modo vantaggioso ma non esclusivo rispetto alla massa primaria 2 e all’elemento per caricare molle 6, rispettivamente. Gli arresti 20, 21 possono essere arresti rigidi o arresti elastici in modo torsionale per dissipare almeno una parte dell’energia d’urto. In particolare gli arresti 20, 21 sono progettati per limitare il carico della coppia sull’unità di molla di disaccoppiamento 5. Preferibilmente tale coppia massima è impostata al 140% o meno della coppia di progetto massima di un motore a combustione interna E identificato da una condizione di valvola a farfalla aperta completamente. In modo ancor più preferibile la coppia massima che carica l’unità di molla di disaccoppiamento 5 è impostata al 115% o meno della coppia di progetto massima del motore a combustione interna E. Inoltre la coppia complessiva massima che può caricare le molle elicoidali di compressione 4 è maggiore rispetto alla coppia massima che carica l'unità di molla di disaccoppiamento 5. Preferibilmente la coppia massima che carica le molle elicoidali di compressione 4 è addirittura da 1,5 fino a 4 volte la coppia massima del motore a combustione interna E.

In un’ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione illustrata in figura 3, la struttura del volano 1 suddescritta è modificata in quanto le molle elicoidali di compressione 4 sono disposte per creare una rigidezza variabile in base allo spostamento angolare della massa secondaria 3 rispetto all’elemento per caricare molle 6. In una forma di realizzazione preferita, le molle elicoidali di compressione 4 comprendono un primo e un secondo gruppo di molle elicoidali 4a e 4b disposte in parallelo e aventi diverse rigidezza. In particolare la rigidezza del gruppo molle 4a convertita in rigidezza torsionale è maggiore della rigidezza convertita in rigidezza torsionale del gruppo molle 4b. Un modo preferito per ottenere tale effetto consiste nel prevedere il gruppo molle 4b come una serie di molle elicoidali di compressione 4b’ e 4b” ciascuna delle quali ha una diversa rigidezza lineare affinché la rigidezza torsionale complessiva sia minore rispetto alla rigidezza torsionale del gruppo molle 4a.

Inoltre è previsto un gioco circonferenziale G3 per caricare il gruppo molle di compressione 4a ed è previsto un gioco circonferenziale G1 per caricare il gruppo molle di compressione 4b. Preferibilmente il gioco G1 è configurato in modo tale da essere chiuso ad una coppia che è minore rispetto alla coppia necessaria per chiudere il gioco G3. Inoltre sono configurati arresti 20, 21 affinché almeno un gioco G1 sia chiuso ad una coppia che è minore rispetto alla coppia necessaria affinché l’arresto 20 contatti l’arresto 21.

Come forma di realizzazione puramente esemplificativa, il gruppo molle 4b comprende due serie assialmente simmetriche di molle aventi rispettivamente una rigidezza lineare di 20 N/mm e 60 N/mm, ciascun gruppo essendo distanziato dal gioco G2 e fornendo, dopo il montaggio, una rigidezza torsionale di circa 3 Nm/°.

Inoltre il gruppo molle 4a comprende due molle assialmente simmetriche distanziate angolarmente dal gioco G3 ed aventi una rigidezza lineare di 220 N/mm ciascuna, il che significa dopo il montaggio e in associazione al gruppo molle 4b, ossia quando gli spazi G2 e G3 sono chiusi, di circa 80 Nm/°.

Inoltre i volani secondo entrambe le forme di realizzazione possono comprendere un ulteriore dispositivo smorzatore T3 in parallelo all’elemento elastico 5. La coppia di smorzamento applicata dal dispositivo smorzatore T3 è minore rispetto a quella applicata dalle unità di smorzamento T1 e T2. Preferibilmente la coppia di smorzamento del dispositivo smorzatore T3 è nell’intervallo di 1-5 Nm, la coppia di smorzamento dell’unità di smorzamento T2 essendo superiore a 30 Nm.

Durante l’uso, quando il motore E accelera da un intervallo a velocità medio-bassa ad un intervallo di velocità maggiore, la molla a spirale dell’elemento elastico 5 disaccoppia le fluttuazioni angolari dell’albero a gomiti poiché ha una rigidezza torsionale relativamente bassa e gli arresti 20, 21 non si contattano per angoli inferiori a 50°. In tale condizione il dispositivo smorzatore T1, T2 non è efficace o è efficace solo in misura limitata per cui il disaccoppiamento è migliorato. Ciò significa che quando gli arresti 20, 21 non si contattano, il dispositivo smorzatore T1, T2 applica una coppia di attrito affinché l’elemento per caricare molle 6 sia fissato angolarmente o abbia un comportamento dinamico limitato rispetto alla massa secondaria 3.

La trasmissione può anche riscontrare condizioni di risonanza torsionale, ossia all’avviamento del motore E o durante una variazione del carico. Una variazione del carico normalmente avviene quando, ad alta velocità, viene combinato quanto segue: il motore a combustione interna è quasi al minimo, le forze d’inerzia della trasmissione sono elevate a causa dell'alta velocità e tendono a superare la massa primaria 2, la coppia sul volano è negativa (una coppia positiva si verifica quando la massa primaria 2 aziona la massa secondaria 3), e l’utente preme con forza il pedale dell’acceleratore, per cui la coppia sul volano passa ad un valore positivo ed elevato. In tale condizione la trasmissione vibra a causa del gioco circonferenziale nel cambio di velocità ed è eccitata dal picco di coppia generato dall’improvviso passaggio da una coppia negativa ad una positiva.

Quando si verifica una risonanza torsionale, la coppia può raggiungere un valore molto elevato, addirittura maggiore rispetto alla coppia massima del motore E e le molle elicoidali di compressione 4 e il dispositivo smorzatore T1, T2 iniziano a funzionare poiché gli arresti 20, 21 si contattano: un'elevata coppia è trasferita alle molle elicoidali di compressione 4 dagli arresti 20, 21 e le vibrazioni torsionali sono smorzate dal dispositivo smorzatore T1, T2. Inoltre le molle elicoidali di compressione 4 hanno una rigidezza torsionale tale da resistere ad un elevato picco di coppia presente nella suddetta condizione di funzionamento con uno spostamento angolare minimo.

Quando la rigidezza torsionale delle molle elicoidali di compressione 4 è variabile, una rigidezza inizialmente bassa del gruppo molle 4b, addirittura minore rispetto alla rigidezza della molla a spirale, deve trasferire gradualmente la coppia dall’elemento elastico 5 al gruppo molle 4a con la maggiore rigidezza ed evitare bruschi urti. A tale proposito il gioco G2 può chiudersi ad una coppia che è minore di quella necessaria affinché l’arresto 20 poggi contro l’arresto 21.

Di seguito vengono presentati i vantaggi di un volano a doppia massa secondo la presente invenzione.

Un volano secondo la presente invenzione funziona come disaccoppiatore sotto un limite di coppia predefinito e come smorzatore sopra tale limite mostrando buone prestazioni nell’intera gamma operativa della trasmissione. In particolare è possibile ottimizzare la progettazione di ciascuno stadio regolando gli arresti 20, 21, gli spazi G2, G3 e le rigidezza dell’elemento elastico 5 e delle molle elicoidali di compressione 4.

In particolare, gli arresti 20, 21 limitano la coppia massima applicata all’unità di molla di disaccoppiamento 5 per cui quest’ultima può essere ottimizzata per la funzione di disaccoppiamento durante il normale funzionamento di un motore a combustione interna E quando una coppia positiva è presente o aumenta. In effetti, l’unità di molla di disaccoppiamento 5 ha una minore rigidezza rispetto a quella delle molle elicoidali di compressione 4 e può immagazzinare un energia elastica massima corrispondente alla coppia massima del motore a combustione interna C più un coefficiente di sicurezza minimo. In questo modo l’energia elastica immagazzinata è limitata riducendo così le ampiezze di oscillazione e l’energia associata quando avviene la risonanza o un comportamento vibrante dopo la variazione del carico.

Oltre a ridurre l’energia coinvolta nelle condizioni di vibrazione, il volano 1 è anche in grado di fornire un efficiente azione di smorzamento. Infatti l’azione del dispositivo smorzatore T1, T2 che è sempre presente quando l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 ruotano in modo relativo, può essere regolata per smorzare le vibrazioni torsionali dopo la variazione del carico. Inoltre la coppia applicata al volano 1 è maggiore rispetto alla coppia massima del motore a combustione interna E poiché quest’ultimo è a piena potenza e, inoltre, l’inerzia tende a superare la trasmissione in modo che le molle elicoidali di compressione 4 riducono con efficacia l’ampiezza di vibrazione in virtù della combinazione della maggiore rigidezza e dell’azione di smorzamento del dispositivo smorzatore T1, T2.

Inoltre, le molle elicoidali di compressione 4 possono essere progettate per ottimizzare le condizioni di coppia eccessiva, ossia avviamento del motore a combustione interna E o la condizione di variazione di carico, per cui un’elevata rigidezza e un livello di smorzamento predefinito del dispositivo smorzatore T1, T2 possono abbassare le ampiezze di oscillazione e ridurre gli impatti negativi delle vibrazioni torsionali sulla trasmissione. Una coppia che agisce sul volano 1 può essere maggiore rispetto alla coppia massima del motore a combustione interna E a causa dell’inerzia della trasmissione oppure durante le risonanze torsionali dell’albero a gomiti del motore a combustione interna E.

Quando un volano a doppia massa è dotato di due stadi elastici in serie, quello fissato alla massa primaria avendo una rigidezza torsionale complessiva minore rispetto a quella massima dello stadio elastico fissato alla massa secondaria, le prestazioni di disaccoppiamento vengano perfezionate per evitare che le elevate fluttuazioni torsionali siano trasferite lungo la trasmissione a valle dell’albero a gomiti, ossia la scatola del cambio G. In particolare tali elevate fluttuazioni non sono trasferite alle molle elicoidali di compressione 4, migliorando l’efficacia e la durata di quest’ultime.

Inoltre, il dispositivo smorzatore T1, T2 è progettato per essere sostanzialmente indipendente dalla velocità di rotazione, ossia supplementare all'attrito delle molle elicoidali di compressione 4 sulle rispettive gabbie di alloggiamento in virtù dell’accelerazione centrifuga, in modo tale che un basso smorzamento, ossia lo smorzamento dal dispositivo smorzatore T2, agisca in combinazione all’elemento torsionalmente elastico 5 per ottimizzare la funzione di disaccoppiamento. In particolare una bassa rigidezza associata a un basso smorzamento agenti sull’elemento elastico 5 sono importanti per ottenere una buona funzione di disaccoppiamento, ad esempio quando il motore a combustione interna gira a velocità costante o accelera. Inoltre un basso livello di smorzamento deve essere mantenuto per il più ampio intervallo possibile di velocità rotazionale affinché l’unità di smorzamento T2 sia sostanzialmente indipendente dalla velocità rotazionale. In particolare all’avviamento del motore a combustione interna E, la velocità di rotazione è piuttosto bassa per cui le molle elicoidali di compressione 4 non sono fortemente influenzate dall’accelerazione centrifuga e le relative prestazioni non sono sostanzialmente compromesse dall’attrito radiale delle molle elicoidali di compressione 4 sulle relative gabbie di alloggiamento. Inoltre la condizione di variazione del carico avviene ad un'alta velocità di rotazione e il fatto che anche l’azione dell’unità di smorzamento T1 sia di fatto insensibile alla velocità di rotazione garantisce prestazioni di smorzamento ottimizzate per l’intero intervallo di funzionamento del motore a combustione interna E.

Inoltre, progettando in modo idoneo il gioco G2 dell’unità di smorzamento T1, quest’ultima, se presente, fornisce il proprio contributo ad un livello predeterminato di fluttuazione torsionale che può essere ottimizzato per smorzare in modo efficiente l’oscillazione solo in condizioni di variazione del carico e risonanza per cui in altre condizioni prevale la funzione di disaccoppiamento dell’elemento a molla 5. In particolare, nella risonanza o variazione del carico, è necessario un elevato smorzamento, preferibilmente indipendente dalla velocità rotazionale associata a un’elevata rigidezza. È importante tenere a mente che anche la coppia di attrito associata all'accelerazione centrifuga applicata alle molle elicoidali di compressione 4 è sempre minore almeno rispetto al livello di smorzamento dell’unità di smorzamento T1 per l’intero intervallo di funzionamento di velocità del motore a combustione interna E. La coppia di attrito associata all’accelerazione centrifuga applicata alle molle elicoidali di compressione 4 può essere calcolata dalla simulazione numerica del volano 1.

Inoltre, regolando in modo opportuno il gioco G1 è possibile ridurre la rigidezza complessiva dell’elemento elastico 5 associata alle molle elicoidali di compressione 4 così da ottenere una prima frequenza naturale inferiore del volano. In questo modo la risonanza avviene in un intervallo di energia minore e l’ampiezza delle fluttuazioni si riduce.

Le varietà di caratteristiche geometriche presenti quando l’elemento elastico 5 è una molla a spirale sono volte a ottenere la rigidezza o rigidezza bassa desiderata per smorzare le vibrazioni e ottenere contemporaneamente una maggiore durata a fatica.

Inoltre il livello di smorzamento complessivo è variabile tra due livelli distinti e, regolabile per ottenere un effetto di smorzamento specifico tra l’elemento per caricare molle 6 e la massa secondaria 3 quando il primo è in condizioni di risonanza torsionale.

Infine è chiaro che modifiche e varianti possono essere apportate al gruppo puleggia descritto e illustrato nella presente senza allontanarsi dal campo di protezione definito dalle rivendicazioni allegate.

Inoltre, l’elemento elastico 5 può comprendere più di una molla a spirale collegata in parallelo tra detta massa primaria 2 e l’elemento per caricare molle 6. Preferibilmente le molle a spirale hanno la stessa rigidezza e/o forma e sono equidistanziate angolarmente per ottenere un migliore equilibrio rotazionale. In particolare le molle a spirale sono considerate virtualmente insensibili alla velocità di rotazione poiché le spire distanti dalle porzioni di estremità non contattano le superfici nella direzione radiale e le forze centrifughe non si trasformano in attrito.

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Volano (1) comprendente una massa primaria (2) adatta ad essere collegata ad un albero a gomiti di un motore a combustione interna; una massa secondaria (3) girevole rispetto a detta massa primaria (3); una unità di molla di disaccoppiamento (5) accoppiata a detta massa primaria (2); un elemento per caricare molle (6) accoppiato a detta unità di molla di disaccoppiamento (5) in modo da spostarsi angolarmente rispetto a detta massa primaria (2); e una pluralità di molle elicoidali di compressione (4) disposte circonferenzialmente per essere caricate/scaricate quando detto elemento per caricare molle (6) e detta massa secondaria (3) si spostano angolarmente l’uno rispetto all’altra in modo tale da essere in serie con detta unità di molla di disaccoppiamento (5), in cui detta unità di molla di disaccoppiamento (5) comprende almeno una molla a spirale caricata/scaricata dalla relativa rotazione di detta massa primaria (2) e detto elemento per caricare molle (6) e dal fatto che almeno una di detta pluralità di molle elicoidali (4) è comprimibile allo spostamento di detto elemento per caricare molle (6) rispetto a detta massa secondaria (3) per fornire una prima rigidezza torsionale che è maggiore rispetto ad una seconda rigidezza torsionale di detta molla a spirale. 2. Volano secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che almeno un’ulteriore molla di detta pluralità di molle elicoidali (4) è comprimibile allo spostamento di detto elemento per caricare molle (6) rispetto a detta massa secondaria (3) per fornire una terza rigidezza torsionale che è minore rispetto a detta prima rigidezza torsionale, per cui dette molle elicoidali (4) forniscono una rigidezza torsionale variabile. 3. Volano secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detta ulteriore molla di detta pluralità di molle elicoidali (4) comprende una serie di molle elicoidali. 4. Volano secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detta almeno una e detta almeno una ulteriore molla elicoidale (4) sono in parallelo, un primo gioco (G3) essendo previsto prima di comprimere detta almeno una molla elicoidale e un secondo gioco (G1) essendo previsto prima di comprimere detta almeno una ulteriore molla elicoidale (4), in cui detto primo gioco (G3) può essere chiuso ad una prima coppia e detto secondo gioco G1 può essere chiuso ad una seconda coppia, detta prima coppia essendo maggiore rispetto a detta seconda coppia. 5. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere arresti (20, 21) tra detta massa primaria (2) e l’elemento per caricare molle (6) per definire angolarmente la coppia massima trasferibile a detta unità di molla di disaccoppiamento (5), detta coppia massima essendo minore di un ulteriore coppia massima trasferibile da dette molle elicoidali di compressione (4). 6. Volano secondo le rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che detti arresti (20, 21) definiscono un terzo gioco che può essere chiuso ad una terza coppia, detta terza coppia essendo maggiore almeno rispetto a detta seconda coppia. 7. Volano secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo smorzatore (T1, T2) montato tra detto elemento per caricare molle (6) e una massa secondaria (3) e configurato in modo tale da avere almeno un primo livello di smorzamento (T2) sostanzialmente indipendente dalla velocità rotazionale e agente ogni qual volta ruotano rispettivamente detto elemento per caricare molle (6) e detta massa secondaria (3). 8. Volano secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che una coppia di attrito generata dall’accelerazione centrifuga applicata a dette molle elicoidali di compressione (4) è presente in aggiunta a quella di detto dispositivo smorzatore (T1, T2). 9. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 o 8, in cui detto dispositivo smorzatore (T1, T2) comprende una boccola inserita bloccata e/o un elemento di attrito caricato in una direzione parallela all’asse di rotazione di detta massa secondaria (3) rispetto a detta prima massa (2). 10. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che una coppia di attrito massima proveniente dall’accelerazione centrifuga applicabile a dette molle elicoidali (4) è minore di uno fra i detti primo livello (T2) o ulteriore coppia di attrito massima di detto dispositivo di attrito (T1). 11. Volano secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta ulteriore coppia di attrito massimo è maggiore rispetto a detto primo livello di smorzamento. 12. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo smorzatore (T1, T2) è configurato in modo tale che la variazione tra detto almeno primo livello di smorzamento e detta ulteriore detta ulteriore coppia di attrito massima dipenda da una rispettiva posizione angolare predeterminata tra detto elemento per caricare molle (6) e la massa secondaria (3). 13. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette molle elicoidali di compressione (4), detto elemento per caricare molle (6) e detta massa secondaria (3) sono disposti in modo tale che dette molle elicoidali di compressione (4) siano caricate quando la relativa rotazione tra detti caricatori a molla (6) e detta massa secondaria (3) raggiunge un livello predefinito (G1). 14. Volano secondo una qualsiasi rivendicazione precendente caratterizzato dal fatto che detto dispositivo smorzatore comprende una prima unità di smorzamento (T1) e una seconda unità di smorzamento (T2) in parallelo tra loro, uno gioco (G2) essendo posto tra detto elemento per caricare molle (6) e detta prima unità di smorzamento (T1) per definire detta rispettiva posizione angolare predefinita. 15. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta molla a spirale ha volute che definiscono un angolo compreso tra 270° e 600°. 16. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di molla di disaccoppiamento (5) comprende una molla a spirale avente un rapporto altezza/larghezza in sezione trasversale compreso tra 0,4 e 0,8. 17. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta unità di molla di disaccoppiamento (5) comprende una molla a spirale avente facce piatte e un raggio di fascetta tra le facce piatte compreso tra 1 mm e 3 mm. 18. Volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un secondo dispositivo smorzatore attivato dallo spostamento angolare relativo di detta prima massa (2) e di detto supporto di molla (6). 19. Unità a motore comprendente un motore a combustione interna E, un volano secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti e una scatola del cambio (G), in cui detta massa primaria (2) è collegata a e azionata in rotazione da detto motore (E) e detta massa secondaria (3) è selettivamente collegabile a detta scatola del cambio (G). 20. Unità motore secondo la rivendicazione 19 caratterizzata dal fatto che detti arresti (20, 21) sono configurati in modo tale che, almeno durante l’avviamento di detto motore, detta massa primaria (2) trasferisca a detto elemento per caricare molle (6) un carico maggiore rispetto a quello di detta unità di molla di disaccoppiamento (5). 21. Motore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 18 o 19 caratterizzato dal fatto che la coppia massima applicabile a detta unità di molla di disaccoppiamento (5) è minore rispetto alla coppia massima applicabile a dette molle elicoidali di compressione (4). RIVENDICAZIONI 1. Flywheel (1) comprising a primary flywheel mass (2) suitable for being connected to a crankshaft of an internal combustion engine; a secondary flywheel mass (3) rotatable with respect to said primary flywheel mass (3); a decoupling spring unit (5) coupled to said primary flywheel mass (2); a spring loader (6) coupled to said decoupling spring unit (5) so as to angularly displace with respect to said primary flywheel mass (2); and a plurality of compression coil springs (4) arranged circumferentially to be loaded/unloaded when said spring loader (6) and said secondary mass (3) angularly displace relative to each other so as to be in series with said decoupling spring unit (5), wherein said decoupling spring unit (5) comprises at least a spiral spring loaded / unloaded by the relative rotation of said primary flywheel mass (2) and said spring loader (6) and in that at least one of said plurality of coil springs (4) is compressable upon displacement of said spring loader (6) with respect to said second flywheel mass (3) to provide a first torsional stiffness that is higher than a second torsional stiffness of said spiral spring.
2. 2. Flywheel according to claim 1, characterized in that at least a further one of said plurality of coil springs (4) is compressable upon displacement of said spring loader (6) with respect to said second flywheel mass (3) to provide a third torsional stiffness that is lower than that said first torsional stiffness, so that said coil springs (4) provides for a variable torsional stiffness.
3. 3. Flywheel according to claim 2, characterized in that said further one of said plurality of coil springs (4) comprises a series of coil springs.
4. 4. Flywheel according to claims 2 or 3, characterized in that said at least one and said at least further coil spring (4) are in parallel, a first gap (G3) being provided before compressing said at least one coil spring and a second gap (G1) being provided before compressing said at least further coil spring (4), wherein said first gap (G3) is closable at a first torque and said second gap (G1) is closable at a second torque, said first torque being higher than said second torque.
5. 5. Flywheel according to any of the preceding claims, characterized by comprising stops (20, 21) between said primary flywheel mass (2) and spring loader (6) to angularly define the maximum torque transferrable to said decoupling spring unit (5), said maximum torque being lower than a further maximum torque transferable by said compression coil springs (4).
6. 6. Flywheel according to claims 4 and 5, characterized in that said stops (20, 21) define a third gap (??) that is closable at a third torque, said third torque being higher at least than said second torque.
7. 7. Flywheel according to any of the preceding claims, characterized by comprising a damping device (T1, T2) mounted between said spring loader (6) and secondary flywheel mass (3) and configured to have at least a first level of damping (T2) substantially independent from rotational speed and acting whenever said spring loader (6) and secondary flywheel mass (3) respectively rotate.
8. 8. Flywheel according to claim 7 characterized in that a friction torque generated by the centrifugal acceleration applied to said compression coil springs (4) is in addition to that of said damping device (T1, T2).
9. 9. Flywheel according to any of claims 7 or 8, wherein said damping device (T1, T2) comprises either an interference fitted bushing and/or a friction element loaded along a direction parallel to the axis of rotation of said secondary flywheel mass (3) with respect to said first flywheel mass (2).
10. 10. Flywheel according to any of claims 7 to 9, characterized in that a maximum friction torque by the centrifugal acceleration applicable to said coil springs (4) is less than one of said first level (T2) or a further maximum friction torque of said friction device (T1).
11. 11. Flywheel according to claim 10, characterized in that said further maximum friction torque is higher than said at least first level of damping.
12. 12. Flywheel according to any of claims 10 or 11, characterized in that said damping device (T1, T2) is configured so that the change between said at least first level of damping and said further maximum friction torque depends on a predetermined respective angular position between said spring loader (6) and secondary flywheel mass (3).
13. 13. Flywheel according to any of the preceding claims, characterized in that said compression coil springs (4), spring loader (6) and secondary flywheel mass (3) are arranged so that said compression coil springs (4) are loaded when the relative rotation between said spring loader (6) and secondary flywheel mass (3) reaches a predefined level (G1).
14. 14. Flywheel according to any of the preceding claims, characterized in that said damping device comprises a first damping unit (T1) and a second damping unit (T2) in parallel between each other, a gap (G2) being interposed between said spring loader (6) and said first damping unit (T1) to define said predefined respective angular position.
15. 15. Flywheel according to any of the preceding claims, wherein said spiral spring has volutes defining an angle comprised between 270° and 600°.
16. 16. Flywheel according to any of the preceding claims, wherein said decoupling spring unit (5) comprises a spiral spring having a cross section height / width ratio comprised between 0.4 and 0.8.
17. 17. Flywheel according to any of the preceding claims, wherein said decoupling spring unit (5) comprises a spiral spring having flat faces and fillet radius between the flat faces comprised between 1mm and 3mm.
18. 18. Flywheel according to any of the preceding claims, characterized by comprising a second damping device (??) activated by relative angular displacement of said first flywheel mass (2) and spring holder (6).
19. 19. Engine unit comprising an internal combustion engine (E) a flywheel according to any of the preceding claims and a gearbox (G), wherein said primary flywheel mass (2) is connected to and driven in rotation by said engine (E) and said secondary flywheel mass (3) is selectively connectable to said gearbox (G).
20. 20. Engine unit according to claim 19, characterized in that said stops (20, 21) are configured so that at least during start of said engine said primary flywheel mass (2) transfers to said spring loader (6) a higher load than the one of said decoupling spring unit (5).
21. 21. Engine according to any one of claims 18 or 19 characterized in that maximum torque applicable to said decoupling spring unit (5) is lower than the maximum torque applicable to said compression coil springs (4).