ITTO20120358A1 - Innesto comandato per un accessorio di un motore a combustione interna - Google Patents

Description

“INNESTO COMANDATO PER UN ACCESSORIO DI UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA”

La presente invenzione si riferisce a un innesto comandato per collegare un accessorio a una trasmissione ad esempio a ingranaggi o a flessibile, cioè cinghia o catena, comandata da un motore a combustione interna. Preferibilmente, tale accessorio comprende un albero collegato alla trasmissione e ruota sempre nella medesima direzione di rotazione e presenta una coppia di azionamento il cui segno può variare ciclicamente durante l’uso, come ad esempio nel caso di un compressore alternativo per un circuito di aria compressa di un veicolo pesante collegato ad un albero motore tramite una trasmissione. Quando una coppia varia il proprio segno ma l’albero di ingresso ruota sempre nella medesima direzione di rotazione, la variazione del segno della coppia si traduce in una tendenza dell’albero a essere in ritardo angolare rispetto alla trasmissione (coppia positiva) o a sopravanzare angolarmente la trasmissione. Recentemente viene sentita l’esigenza di collegare selettivamente in modo comandato un accessorio alla trasmissione in modo da evitare gli sprechi energetici e quindi consumi non necessari che caratterizzano invece una connessione permanente fra la trasmissione e l’accessorio.

In particolare, è sentita l’esigenza di realizzare innesti aventi dimensioni compatte, modalità di funzionamento affidabili e costi ridotti.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare un innesto per soddisfare almeno in parte le esigenze sopra specificate.

Lo scopo della presente invenzione viene raggiunto tramite un innesto secondo la rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, alcune forme preferite di realizzazione, fornite a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, verranno ora illustrate con riferimento ai disegni allegati (non in scala), in cui:

- La figura 1 è una vista prospettica esplosa di un innesto secondo la presente invenzione associato a un accessorio, in particolare un compressore alternativo;

- La figura 2 è una sezione secondo un piano assiale dell’innesto di figura 1; e

- La figura 3 è un grafico non in scala della coppia misurata ad un albero d’ingresso dell’accessorio.

In figura 1, è illustrato con 1, nel suo insieme, un accessorio collegato a un motore a combustione interna I (illustrato solo schematicamente in figura 1 per esemplificare una modalità di connessione) tramite una trasmissione a ingranaggi o a flessibile comprendente un elemento rotante R collegato a un albero a gomiti C del motore I. L’accessorio 1 comprende un albero 2 uscente da un involucro 3 e viene collegata all’elemento rotante R tramite un innesto 4 montato ad esempio in modo smontabile tramite viti 5 all’involucro 3 per collegare l’albero 2 alla trasmissione accessori del motore a combustione interna. Ad esempio, l’accessorio 1 è un compressore alternativo per alimentare un circuito di aria compressa di un veicolo pesante per l’azionamento, fra gli altri, di attuatori di un freno del veicolo stesso. La coppia misurabile all’albero 2 dell’accessorio 1 è illustrata in figura 3. In particolare si verifica che la coppia misurata sia positiva e negativa, dove per coppia positiva si intende una coppia che viene fornita dalla trasmissione tramite l’innesto 4 all’albero 2 per condurre il compressore e per coppia negativa si intende una coppia che l’albero 2 fornisce alla trasmissione. Il funzionamento a coppia negativa del compressore viene originato dal fatto che quando la manovella del compressore supera il punto morto superiore per iniziare l’aspirazione, l’aria compressa contenuta nel volume nocivo agisce sul cilindro e tende a far sopravanzare l’albero 2 rispetto alla trasmissione finché la pressione all’interno della camera di compressione non torna a un valore analogo a quello della pressione ambiente.

L’innesto 4 comprende (figura 2) un corpo esterno 6 collegabile in modo rigido tramite una connessione smontabile, ad esempio le viti 5, all’involucro 3, un elemento girevole di trasmissione 7 atto ad essere collegato alla trasmissione accessori, ad esempio una trasmissione a ingranaggi, e supportato dal corpo esterno 6 tramite un cuscinetto 8, un mozzo 9 collegabile rigidamente all’albero 2 ad esempio tramite un accoppiamento conico maschio-femmina stretto tramite una vite 10, e un meccanismo attuato per collegare selettivamente in modo angolarmente rigido il mozzo 9.

In particolare, il meccanismo attuato comprende una ruota libera attuata 11 mobile selettivamente fra una prima e una seconda posizione e una ruota libera 12 disposta in parallelo alla ruota libera attuata 11 fra l’elemento girevole di trasmissione 7 e al mozzo 9.

Vantaggiosamente, nella prima posizione la ruota libera attuata 11 collega in modo angolarmente rigido l’elemento girevole di trasmissione 7 e il mozzo 9 quando l’elemento girevole di trasmissione 7 tende a sopravanzare il mozzo 9 in una direzione di rotazione, e nella seconda posizione l’elemento girevole di trasmissione 7 e il mozzo 2 sono angolarmente scollegati nella detta direzione di rotazione.

Inoltre, la ruota libera 12 è disposta in modo tale che l’elemento girevole di trasmissione 7 e il mozzo 9 sono angolarmente collegati in modo rigido quando il mozzo 9 tende a sopravanzare l’elemento di trasmissione 7 nella detta direzione di rotazione e la ruota libera attuata 11 è commutata nella prima posizione. Conseguentemente, la ruota libera 12 consente all’elemento di trasmissione 7 di sopravanzare il mozzo 9 nella detta direzione di rotazione in particolare quando la ruota libera attuata 11 è commutata nella seconda posizione.

Preferibilmente, le ruote libere 11 e 12 sono concentriche per compattare le dimensioni assiali dell’innesto e ancor più preferibilmente la ruota libera comandata 11 circonda la ruota libera 12 in modo che un attuatore 13 per commutare la ruota libera comandata 11 possa circondare la ruota libera comandata 11.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, una o entrambe le ruote libere 11 e 12 comprendono una molla a nastro che realizza l’accoppiamento rigido nella detta direzione di rotazione quando il relativo diametro viene modificato dalla rotazione fra elemento girevole di trasmissione 7 e mozzo 9. Tale rotazione genera una pressione radiale e una conseguente coppia di attrito in grado di realizzare l’accoppiamento rigido quando la ruota libera comandata 12 è commutata nella prima posizione. Preferibilmente, la ruota libera comandata 11 realizza l’accoppiamento rigido in seguito a una diminuzione del diametro e la ruota libera 12 realizza l’accoppiamento rigido in seguito a un aumento di diametro ma sono possibili anche altre configurazioni.

Preferibilmente, l’elemento girevole di trasmissione 7 comprende un albero 13 supportato dal cuscinetto 8, una flangia 15 disposta assialmente fra il cuscinetto 8 e il mozzo 9, e una parete cilindrica 16 circondante una porzione del mozzo 9.

Il mozzo 9 comprende un corpo 17 definente la porzione femmina di un accoppiamento rigido ma smontabile con l’albero 2, una flangia 18 uscente dal corpo 17 e una parete cilindrica 19 distanziata dal corpo 17 ed affacciata di testa alla parete cilindrica 17.

Una molla a nastro 20 della ruota libera comandata 11 viene montata intorno a superfici cilindriche esterne delle pareti cilindriche 16, 19 e una molla a nastro 21 della ruota libera 12 viene montata intorno a superfici cilindriche interne delle pareti cilindriche 16, 19. Pertanto le pareti cilindriche 16, 19 presentano dimensioni radiali esterne ed interne sostanzialmente uguali a meno delle tolleranze di lavorazione.

La molla a nastro 20 viene circondata da una struttura collegata in modo angolarmente rigido al mozzo 9 e comprendente una cuffia 22 collegata rigidamente al corpo 17 in una zona adiacente alla flangia 18 da parte assiale opposta della parete cilindrica 19 e un manicotto 23 collegato in modo mobile assialmente e mobile angolarmente alla cuffia 22 e collegato a una porzione di estremità 25 della molla a nastro 20 per comandare la posizione angolare di quest’ultima.

Preferibilmente l’attuatore 13 è elettromagnetico e l’innesto 4 comprende un’armatura 24 collegata rigidamente al manicotto 23 e affacciata all’attuatore 13. Inoltre, il manicotto 23 può subire un’azione elastica che mantiene l’armatura 24 separata dall’attuatore 13 e, in questa configurazione, la ruota libera comandata 11 e la ruota libera 12 sono nella prima posizione descritta in precedenza. Preferibilmente tale azione elastica viene esercitata tramite una molla assiale, per esempio una molla ad onda, oppure una molla a tazza, montata tra opportuni spallamenti realizzati sul manicotto 23 e sulla cuffia 22, in modo tale da mantenere il manicotto 23 in una posizione assiale tale che l’armatura 24 è separata dall’attuatore 13.

Quando l’attuatore 13 viene energizzato per vincere l’azione elastica agente sul manicotto 23 mentre l’elemento girevole di trasmissione 7 ruota nella detta direzione di rotazione, l’armatura 24 contatta l’attuatore 13 rallentando sino a fermarsi per attrito contro una faccia dell’attuatore 13 e impone alla porzione di estremità 25 un rallentamento angolare che genera una nuova condizione di vincolo con conseguente modifica del diametro della molla a nastro 20 rispetto alla parete cilindrica 19 del mozzo 9 e scollega angolarmente l’elemento girevole di trasmissione 7, che continua a ruotare, dal mozzo 9 che rallenta sino ad arrestarsi. In tale condizione l’elemento girevole di trasmissione 7 sopravanza il mozzo 9 e la ruota libera 12 consente tale movimento relativo.

Quando l’attuatore 13 viene de-energizzato l’azione elastica assiale agente sul manicotto 23 distacca l’ancora 24 dall’attuatore 13 modificando la condizione di vincolo della molla a nastro 20 che, tramite l’azione d’attrito fra se stessa e parete cilindrica 16, per effetto di avvolgimento della banda stessa genera l’azione radiale necessaria per l’accoppiamento ad attrito fra elemento girevole di trasmissione 7 e mozzo 9 nella detta direzione di rotazione. Tale effetto è raggiunto anche in assenza dell’azione elastica assiale sopracitata grazie all’azione di coppie d’attrito generate da un montaggio a lieve interferenza della molla a banda 20.

I vantaggi dell’innesto 4 precedentemente descritto sono i seguenti.

Tramite l’uso di due ruote libere contrapposte viene limitato su pochi componenti l’effetto nocivo della dinamica di coppia introdotta dall’accessorio 1; inoltre gli ingombri e il numero dei pezzi da montare sono ridotti e l’affidabilità rimane elevata.

Risulta infine chiaro che all’innesto qui descritto e illustrato è possibile apportare modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni allegate.

L’attuatore 13 viene parzialmente inglobato in una porzione 26 del corpo 6 il quale comprende inoltre un distanziale 27 che mantiene separati la porzione 26 e una flangia 28 dell’involucro 3 ma sono possibili differenti configurazioni dell’attuatore 13.

L’attuatore 13 può non essere elettromagnetico e, ad esempio, anche pneumatico o idraulico.

La ruota libera 12, può essere realizzata in modo differente dalla molla a banda descritta. Per esempio può essere una ruota libera a rulli commerciale.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Innesto per un accessorio di un veicolo avente un albero (2) girevole caricato da una coppia sia positiva che negativa durante una rotazione sempre in una medesima direzione di rotazione, comprendente un mozzo (9) atto ad essere collegato al detto albero d’ingresso (2), un elemento girevole (7) atto ad essere collegato a una trasmissione del detto motore, una ruota libera comandata (11) mobile selettivamente fra una prima posizione per collegare il detto elemento girevole (7) al detto mozzo (9) quando il detto elemento girevole (7) sopravanza il detto mozzo (9) nella detta direzione di rotazione, e una seconda posizione in cui il detto elemento girevole (7) e il detto mozzo (9) sono disaccoppiati nella detta direzione di rotazione, e una ruota libera (12) per collegare angolarmente il detto elemento girevole (7) al detto mozzo (9) quando il detto mozzo (9) tende a sopravanzare il detto elemento girevole (7) e la detta ruota libera comandata (11) è nella detta prima posizione. 2. Innesto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una fra dette ruota libera comandata e ruota libera (11, 12) comprende una molla a nastro (20, 21). 3. Innesto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le dette ruota libera comandata (11) e ruota libera (12) sono concentriche. 4. Innesto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento elastico (20) per mantenere nella detta prima posizione la detta ruota libera comandata (11). 5. Innesto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto elemento girevole (7) comprende un albero (14) collegabile selettivamente al detto mozzo (9) tramite le dette ruota libera comandata e ruota libera (11, 12) e dal fatto di comprendere un attuatore (13) montato radialmente sul detto albero (14) tramite un cuscinetto (8). 6. Innesto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta ruota libera comandata (11) è comandata tramite un elettromagnete. 7. Trasmissione accessori per un motore a combustione interna (I) comprendente un ulteriore elemento girevole (R) collegato a un albero a gomiti (C) e collegata a un accessorio (1) avente un albero (2) rotante in una direzione di rotazione fissa, il detto accessorio applicando una coppia sia positiva che negativa al detto albero rotante durante il funzionamento, caratterizzata dal fatto di comprendere un innesto (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti per collegare il detto ulteriore elemento girevole al detto accessorio. TITLE: ACTUATED CLUTCH FOR AN ACCESSORY OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE 1. A clutch for an accessory of a motor vehicle having a rotatable shaft (2) loaded by both a positive and a negative torque during a rotation always in the same rotation direction, comprising a hub (9) adapted to be connected to said input shaft (2), a rotatable element (7) adapted to be connected to a transmission of said engine, a free controlled wheel (11) mobile selectively between a first position to connect said rotatable element (7) to said hub (9) when said rotatable element (7) overcomes said hub (9) in said rotation direction, and a second position in which said rotatable element (7) and said hub (9) are uncoupled in said rotation direction, and a free wheel (12) for angularly connecting said rotatable element (7) to said hub (9) when said hub (9) tends to overcome said rotatable element (7) and said free controlled wheel (11) is in said first position.
2. 2. The clutch according to claim 1, characterised in that at least one of said free controlled wheel and free wheel (11, 12) comprises a band spring (20, 21).
3. 3. The clutch according to any of the preceding claims, characterised in that said free controlled wheel (11) and free wheel (12) are concentrical.
4. 4. The clutch according to any of the preceding claims, characterised by comprising an elastic element (20) to maintain in said first position said free controlled wheel (11).
5. 5. The clutch according to any of the preceding claims, characterised in that said rotatable element (7) comprises a shaft (14) connectable selectively to said hub (9) by means of said free controlled wheel and free wheel (11, 12) and by comprising an actuator (13) mounted radially on said shaft (14) by means of a bearing (8).
6. 6. The clutch according to any of the preceding claims, characterised in that said free controlled wheel (11) is controlled by means of an electromagnet.
7. 7. An accessory transmission for an internal combustion engine (I) comprising a further rotatable element (R) connected to a crankshaft (C) and connected to an accessory (1) having a shaft (2) rotating in a fixed rotation direction, said accessory applying both a positive and a negative torque to said rotating shaft during the operation, characterised by comprising a clutch (4) according to any of the preceding claims to connect said further rotating element to said accessory.