ITTO20121007A1 - Pompa rotativa a cilindrata variabile e metodo di regolazione della sua cilindrata - Google Patents

Description

POMPA ROTATIVA A CILINDRATA VARIABILE E METODO DI REGOLAZIONE

DELLA SUA CILINDRATA

Settore della tecnica

La presente invenzione si riferisce alle pompe a cilindrata variabile, e più in particolare riguarda una pompa volumetrica rotativa del tipo in cui la variazione di cilindrata à ̈ ottenuta grazie alla rotazione di un anello statorico eccentrico.

Preferibilmente, ma non esclusivamente, l'invenzione trova applicazione in una pompa per l'olio di lubrificazione di un motore di autoveicolo.

Tecnica nota

E' noto che, nelle pompe per far circolare olio di lubrificazione sotto pressione in motori di autoveicoli, la capacità, e quindi la portata dell'olio in uscita, dipende dalla velocità di rotazione del motore, e pertanto le pompe sono progettate per fornire una portata sufficiente alle basse velocità, per garantire la lubrificazione anche in queste condizioni. Se la pompa ha geometria fissa, a velocità di rotazione elevata la portata à ̈ superiore a quella necessaria, cosicché si hanno un forte assorbimento di potenza con un conseguente maggior consumo di carburante e una maggiore sollecitazione dei componenti a causa delle pressioni elevate generate nel circuito.

Per ovviare a questo inconveniente, Ã ̈ noto dotare le pompe di sistemi che permettono la regolazione della portata ai differenti regimi di funzionamento del veicolo, in particolare attraverso la regolazione della cilindrata. Sono note diverse soluzioni per questo scopo, specifiche per il particolare tipo di elementi pompanti (ingranaggi esterni o interni, palette...).

Un sistema sovente utilizzato in pompe rotative impiega un anello statorico con una cavità interna, eccentrica rispetto alla superficie esterna, al cui interno ruota il rotore, in particolare un rotore a palette, che, in condizioni operative della pompa, à ̈ eccentrico rispetto alla cavità. Facendo ruotare l'anello statorico di un certo angolo, si fa variare l'eccentricità relativa tra il rotore e la camera, e quindi la cilindrata, tra un valore massimo e un valore minimo, sostanzialmente tendente a zero (condizione di funzionamento in stallo). Un organo elastico di contrasto, opportunamente tarato, consente la rotazione al raggiungimento di una portata prestabilita e fa sì che, a regime, la pompa eroghi sostanzialmente tale portata prestabilita. Pompe di questo tipo sono descritte in US 2685842 e WO 00/73660.

In questi documenti, la rotazione dell'anello à ̈ ottenuta mediante una ruota dentata o una cremagliera che ingrana con una dentatura prevista sulla superficie esterna dell'anello e che à ̈ associata ad un pistone sollecitato dalla pressione di mandata della pompa o à ̈ azionata da un motore, che può essere comandato a sua volta dalla pressione di mandata della pompa.

La presenza di organi di comando esterni rende queste pompe note complesse e relativamente ingombranti.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ di fornire una pompa volumetrica rotativa a cilindrata variabile del tipo suddetto, e un metodo di regolazione della cilindrata di tale pompa, che ovviino agli inconvenienti della tecnica nota.

Descrizione dell'Invenzione

Secondo l'invenzione, si fornisce una pompa in cui la rotazione dell’anello statorico à ̈ comandata da un fluido in pressione applicato a superfici di attuazione di stadi di un pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata, e in cui almeno uno stadio di detto pistone rotante presenta una superficie di attuazione avente un'area variabile al variare della posizione del pistone.

Il pistone rotante multistadio può essere costituito dall'anello statorico stesso o da un secondo anello che presenta una cavità eccentrica in cui trova sede l'anello statorico ed à ̈ atto a trasmettere il movimento di rotazione all'anello statorico.

Preferibilmente, lo stadio o gli stadi che presentano la superficie di attuazione con area variabile sono costituiti da elementi che, durante la rotazione del pistone, sono spinti contro una base di una rispettiva camera con dimensione radiale variabile, definita tra il pistone stesso e un corpo della pompa o all'interno del pistone, in modo da scorrere a tenuta contro tale base.

L'invenzione implementa anche un metodo di regolazione della cilindrata di una pompa volumetrica rotativa mediante rotazione di un anello statorico eccentrico al cui interno ruota il rotore, in cui la rotazione dell'anello statorico à ̈ ottenuta applicando fluido in pressione direttamente a superfici di attuazione di un pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata e in cui si fa variare, in almeno uno stadio di detto pistone rotante, l'area della relativa superficie di attuazione al variare della posizione del pistone rotante.

Come pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata si può configurare o l'anello statorico stesso o un anello esterno che presenta una cavità eccentrica in cui trova sede l'anello statorico ed à ̈ atto a trasmettere il movimento di rotazione all'anello statorico.

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione, si fornisce anche un sistema di lubrificazione per il motore di un autoveicolo in cui si utilizzano la pompa a cilindrata regolabile e il metodo di regolazione della cilindrata presentati sopra.

Breve Descrizione delle Figure

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno chiaramente dalla descrizione che segue di forme preferite di realizzazione, date a titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la fig. 1 à ̈ una vista in pianta di un primo esempio di pompa in cui si può applicare l'invenzione, con il coperchio rimosso e nella posizione di massima cilindrata;

- la fig. 2 Ã ̈ una vista analoga alla fig.1, nella posizione di minima cilindrata;

- le figure 3 e 4 sono viste analoghe alle figure 1 e 2, relative ad un secondo esempio di pompa a cui si può applicare l'invenzione;

- la fig. 5 Ã ̈ una vista in pianta, analoga alla fig. 3, che mostra il meccanismo di regolazione della portata per la pompa delle figure 3 e 4;

- la fig. 6 à ̈ una vista in pianta semplificata di una pompa del tipo illustrato nelle figure 1 e 2 in cui à ̈ incorporata l'invenzione; e

- le figure 7 e 8 sono viste analoghe alle figure 3, 4 che mostrano una pompa del tipo illustrato in tali figure in cui à ̈ incorporata l'invenzione.

Descrizione di Forme Preferite di Realizzazione

Prima di descrivere l'invenzione, si descriveranno due esempi di pompe volumetriche rotative a cilindrata variabile in cui si può incorporare l'invenzione. Tali pompe sono di un tipo in cui la variazione di cilindrata à ̈ ottenuta grazie alla rotazione di un anello statorico eccentrico e tale rotazione à ̈ comandata da un fluido in pressione applicato a superfici di attuazione di stadi di un pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata.

Con riferimento alle figure 1, 2, una pompa 1 comprende un corpo 10 che presenta una cavità sostanzialmente a sezione circolare 11 in cui à ̈ disposto un anello mobile 12 (anello statorico), che presenta a sua volta una cavità 13, anch'essa sostanzialmente a sezione circolare, eccentrica rispetto alla cavità 11 ed avente un centro O'. Nell'esempio illustrato, le cavità 11 e 13 sono cieche e sono chiuse da un coperchio, non rappresentato. In accordo ad altre forme di realizzazione, le cavità possono essere passanti, chiuse da due coperchi opportunamente allineati, come facilmente comprensibile da un tecnico del settore.

Nella cavità 13 trova sede a sua volta un rotore 15, solidale ad un albero di azionamento 15a che ne provoca la rotazione attorno ad un centro O, per esempio in senso orario, come indicato dalla freccia F. Il rotore 15 presenta una serie di palette 16 scorrevoli radialmente in rispettive fenditure radiali. Ad un'estremità esterna le palette 16 sono a una distanza minima dalla superficie laterale 13a della cavità 13, mentre all'estremità interna poggiano su anelli di guida o centraggio 17, montati alle estremità assiali del rotore 15 e atti a mantenere la distanza minima tra le palette 16 e la superficie 13a in ogni condizione di eccentricità. Come tipico di queste pompe, e come si descriverà meglio in seguito, l'anello statorico 12 può essere fatto ruotare di un certo angolo tra una posizione di cilindrata massima (rappresentata in Fig. 1 e assunta anche in condizioni di riposo della pompa), in cui i centri O e O' sono distanziati fra loro e il rotore à ̈ sostanzialmente tangente alla superficie 13a, e una posizione di cilindrata minima (rappresentata in fig. 2), in cui il centro del rotore 15 e della cavità 13 sono coassiali o sostanzialmente coassiali.

Nell'ambito della presente descrizione il termine "coassiali o sostanzialmente coassiali" Ã ̈ usato nel senso di indicare una distanza minima tendente a zero fra i centri O e O'.

Tra il rotore 15 e la superficie 13a sono definite una camera di aspirazione 18 e una camera di mandata 19, comunicanti rispettivamente con un condotto di aspirazione e un condotto di mandata 20, 21. Le due camere sono sostanzialmente diametralmente opposte.

L'anello 12 agisce da pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata e, per questo scopo, esso presenta sulla superficie esterna una coppia di appendici radiali 23, 24 (che nell'esempio di realizzazione illustrato sono parti integranti dell'anello 12) che penetrano in rispettive camere 25, 26 delimitate dall'anello 12 e da rispettive rientranze della superficie laterale della cavità 11 e scorrono sulla base delle camere 25, 26. In altre forme di realizzazione, queste appendici possono essere elementi separati, fissati all'anello 12, oppure palette scorrevoli radialmente in apposite cavità radiali ricavate nell’anello 12 e opportunamente spinte a contatto delle basi delle camere da un mezzo elastico.

Nella pompa illustrata nelle figure 1 e 2, le basi delle camere 25, 26, viste in pianta, sono archi il cui centro si trova sull'asse di rotazione dell'anello 12, cosicché le camere 25, 26 hanno dimensione radiale costante.

Nella zona di contatto con la base della rispettiva camera le appendici 23, 24 possono essere dotate di rispettive guarnizioni 27, 28 per ottimizzare la tenuta idraulica. Una delle due camere 25, 26 à ̈ collegata in permanenza con il lato di mandata della pompa oppure con gli organi di utilizzazione del fluido pompato (in particolare, nell'applicazione preferita, con un punto del circuito di lubrificazione del motore posto a valle del filtro olio), attraverso un primo condotto di regolazione, non rappresentato in queste figure, terminante in un passaggio d'ingresso 29 o rispettivamente 30 della camera. Mediante una valvola azionata dalla centralina elettronica del veicolo, l'altra camera può a sua volta essere messa in comunicazione con gli organi di utilizzazione del fluido pompato, attraverso un secondo condotto di regolazione, terminante in un passaggio d'ingresso 30 o 29 della camera. Anche la valvola e il secondo condotto di regolazione non sono rappresentati in queste figure.

Le due appendici 23, 24 sono quindi esposte alle condizioni di pressione del fluido esistenti sul lato di mandata e/o negli organi di utilizzazione e costituiscono un primo stadio di regolazione della cilindrata e un secondo stadio di regolazione della cilindrata, operante congiuntamente al primo, come si spiegherà meglio nella descrizione del funzionamento. La dimensione radiale e l'ampiezza circonferenziale delle camere 25, 26 saranno definite dalle caratteristiche di funzionamento richieste alla pompa. Le camere 25, 26 possono anche essere definite cilindri di regolazione, e le appendici 23, 24 formano i relativi pistoni. Una delle due appendici (l'appendice 24 nel disegno) può essere munita di sporgenze 24a, 24b che fungono da fine corsa rispettivamente per la posizione di riposo e in applicazione e mantengono, a fine corsa, l'appendice staccata dalla parete terminale adiacente della camera 26.

Entrambe le camere sono dotate di condotti di drenaggio 31, 32, per l'eliminazione di eventuali infiltrazioni d'olio e per compensare la variazione volumetrica che si genera quando si provoca la rotazione dell'anello 12. Se necessario, nel coperchio sono previste regolazioni di flusso del drenaggio allo scopo di ammortizzare eventuali pulsazioni idrauliche del sistema di regolazione della cilindrata.

Nella forma di realizzazione illustrata, i drenaggi 31 e 32 sono in comunicazione con l'esterno. In altre forme di realizzazione, i drenaggi 31 e 32, sono, ad esempio, collegati alla camera di aspirazione.

L'anello statorico 12 presenta inoltre cavità di alleggerimento (due nell'esempio illustrato, indicate con 38, 39), una delle quali, nell'esempio la cavità 38, à ̈ formata in corrispondenza della zona dove sono previste le appendici 23, 24. Almeno la cavità 38 può essere divisa in una camera anteriore (con riferimento al verso di rotazione) 38a e una camera posteriore 38b da una barriera 40, che à ̈ solidale al corpo 10 a cui à ̈ fissata per esempio mediante una spina 41 e, durante la rotazione dell'anello 12, fa tenuta contro le pareti diametralmente opposte della cavità 38 mediante guarnizioni 50. La cavità 38, almeno nel tratto interessato dallo scorrimento sull'eventuale barriera 40, ha sostanzialmente forma di arco di corona circolare concentrico alla camera 11.

Se à ̈ prevista la barriera 40, una delle due camere 38a, 38b (nell'esempio illustrato la camera 38a) à ̈ collegata ad una delle camere 25, 26 (nell'esempio illustrato, la camera 25) attraverso un condotto 42 formato nell'appendice corrispondente (nell'esempio l'appendice 23), e quindi riceve anch'essa l'olio in pressione. Vantaggiosamente, questa configurazione permette di sommare le aree di spinta sull'appendice 23 o 24 e sulla parete terminale della cavità 38 mantenendo ridotto l'ingombro della pompa.

Nella camera 38b à ̈ invece previsto un condotto di drenaggio 44, nell'esempio illustrato collegato alla camera di aspirazione, avente funzioni analoghe a quelle dei condotti di drenaggio 31, 32. In altre forme di realizzazione, il condotto di drenaggio 44 può essere collegato con l'esterno della pompa, in modo analogo ai condotti di drenaggio 31, 32.

Nel corpo 1 à ̈ formata inoltre una sede 33 per un organo 34 di contrasto della rotazione dell'anello 12, per esempio una molla elicoidale precaricata in modo da impedire la rotazione dell'anello finché la pressione applicata all'appendice 23 (o la pressione complessiva applicata ai vari stadi del pistone rotante) à ̈ inferiore ad una soglia prestabilita, e da mantenere successivamente la cilindrata della pompa al valore corrispondente alla soglia di pressione. La molla 34 poggia da un lato contro un tappo 35 di chiusura della sede 33 e, dal lato opposto, à ̈ avvolta su un puntale 36 la cui base à ̈ collegata mediante un giunto di snodo, per esempio uno snodo sferico 47, all'anello 12, in particolare alla superficie di un appoggio o dente 37 ricavato nella superficie esterna dell'anello stesso. La presenza del giunto di snodo permette di mantenere parallele fra loro le estremità della molla garantendone una buona stabilità laterale e rendendo minime le variazioni del momento applicato dalla molla sull'anello, come descritto in seguito in dettaglio.

Nel disegno si vede ancora che la camera di mandata 19 à ̈ collegata, attraverso un passaggio 45, con una camera circonferenziale 46 delimitata tra l’anello 12 e il corpo 10. Come chiaro per il tecnico, ciò consente di controbilanciare le spinte radiali esercitate sull'anello 12 e dovute alla pressione idraulica che agisce sull'arco della parete 13a corrispondente a detta camera.

L'anello eccentrico 12, come pure gli anelli di centraggio 17, il rotore 15 e la barriera 40, sono preferibilmente ottenuti con un processo di sinterizzazione di polveri metalliche, oppure da stampaggio di materiali termoplastici o termoindurenti, con eventuali opportune lavorazioni di finitura su alcune parti funzionali, secondo i dettami dell’arte. In particolare la combinazione di anelli di centraggio in materiale plastico e palette e anello statorico in acciaio (sinterizzato o stampato) garantirebbe una riduzione del gioco radiale tra palette e statore con l’aumentare della temperatura, con conseguente miglioramento del rendimento volumetrico della pompa.

Con riferimento alle figure 3 - 5, dove elementi corrispondenti o funzionalmente simili a quelli delle figure 1 e 2 sono indicati con numeri di riferimento corrispondenti, aumentati di 100 e, in generale, non sono più descritti in dettaglio, una pompa 101 comprende un corpo 110 che presenta una cavità sostanzialmente a sezione circolare 111 in cui à ̈ disposto un primo anello mobile 112 (anello esterno), che presenta a sua volta una cavità assiale 113, anch'essa sostanzialmente a sezione circolare, eccentrica rispetto alla cavità 111.

Nella cavità 113 à ̈ disposto un secondo anello mobile 212 (anello statorico), che presenta a sua volta una cavità assiale 213, anch'essa sostanzialmente a sezione circolare, eccentrica rispetto alla cavità 113 e avente un centro O'. I due anelli 112, 212 sono atti a ruotare in senso opposto l'uno rispetto all'altro di un certo angolo per variare la cilindrata della pompa, come si descriverà meglio in seguito. In particolare, l'anello esterno 112 funge da pistone rotante multistadio ed à ̈ atto a mettere in rotazione l'anello interno 212, che funge da anello statorico eccentrico. Nella cavità 213 trova sede a sua volta il rotore 115.

Vantaggiosamente, i due anelli eccentrici 112, 212 sono montati in modo che, nella posizione di cilindrata minima rappresentata in fig.4, l'anello esterno 112 sia orientato con il suo spessore radiale minimo nella parte alta della figura e l’anello interno 212 sia orientato con il suo spessore radiale minimo nella parte bassa della figura. In altri termini, le eccentricità delle rispettive camere 113, 213 sono sfalsate di 180°. Preferibilmente, le camere 113, 213 hanno la stessa eccentricità rispetto alle superfici esterne dei rispettivi anelli.

Per la realizzazione degli anelli 112 e 212 vale quanto detto per l'anello 112 delle figure 1 e 2.

Per comandare la rotazione dell'anello esterno 112, questo presenta sulla superficie esterna una coppia di appendici radiali 123, 124, che penetrano in rispettive camere 125, 126 delimitate dall'anello 112 e da rispettive rientranze della superficie laterale della cavità 111 e scorrono sulla base delle camere 125, 126. Anche le basi delle camere 125, 126 sono archi il cui centro si trova sull'asse di rotazione dell'anello 112, cosicché le camere hanno dimensione radiale costante.

Con 150 à ̈ indicato il condotto che collega in permanenza una delle due camere (nell'esempio illustrato la camera 125) con la camera di mandata 119, se non à ̈ previsto il collegamento preferito con gli organi di utilizzazione del fluido pompato.

Sulle superfici affacciate degli anelli 112, 212 sono ricavati settori dentati 151 e 152, tra i quali à ̈ interposta una ruota dentata oziosa 153. Il settore dentato “conduttore†151 à ̈ concentrico alla superficie esterna dell’anello 112, guidata nella camera 111, mentre il settore dentato “condotto†152 à ̈ realizzato sull’arco di evolvente risultante dalla composizione delle rotazioni relative delle eccentricità delle camere 113, 213. Se le eccentricità sono uguali, durante la rotazione relativa degli anelli, il centro O' della cavità 213 si muoverà allora lungo una traiettoria rettilinea.

La ruota oziosa 153 coopera con un organo 134 di contrasto della rotazione dell'anello 112, in particolare una molla a spirale piana, precaricata in modo da impedire la rotazione dell'anello finché la pressione applicata all'appendice 123 (o la pressione complessiva applicata alle appendici 123 e 124) à ̈ inferiore ad una soglia prestabilita. La molla a spirale 134 à ̈ disposta in un contenitore 133 che, nell'esempio di realizzazione illustrato, à ̈ fissato ad un coperchio che chiude un'estremità delle cavità 111, 113 e 213 che, nell'esempio illustrato, sono cieche. La parte terminale interna della molla 134 à ̈ configurata in modo da accoppiarsi alla parte terminale dell'albero 154 della ruota oziosa 153, mentre la parte terminale esterna à ̈ agganciata alla parete interna del contenitore 133, che può essere fatto ruotare, per esempio utilizzando una chiave dinamometrica, per regolare il precarico della molla 134.

Vantaggiosamente, la molla 134 può essere realizzata in materiale bi-metallico, cosicché la sua caratteristica può variare opportunamente in funzione della temperatura di lavoro.

Nelle pompe descritte sopra, le camere 25, 26, 125, 126 hanno dimensione radiale costante cosicché gli stadi di regolazione della cilindrata 23, 24 o rispettivamente 123, 124 presentano un'area di spinta costante e quindi generano una coppia, proporzionale alla pressione di attuazione, costante per tutto l'arco di rotazione. Tuttavia, le coppie resistenti incontrate durante la regolazione della cilindrata possono essere variabili, per esempio perché variano la resistenza opposta dalla molla di contrasto 34, 134 e/o gli attriti di rotazione. Pertanto, stadi con area di spinta fissa non garantiscono un funzionamento ottimale della pompa.

L'invenzione propone pompe con regolazione della cilindrata in cui gli stadi di regolazione della cilindrata hanno area di spinta variabile durante l'arco di rotazione dell'anello a cui sono associati.

Nella fig. 6 si à ̈ rappresentata in forma semplificata una pompa 301 del tipo illustrato in fig. 1 e 2 in cui si à ̈ incorporata l'invenzione. La pompa 301 à ̈ rappresentata nella condizione di massima cilindrata. In questa figura, rispetto alle figure 1 e 2, si sono omessi i componenti che non sono interessati dall'invenzione e si à ̈ solo indicata la traccia del rotore 15. Gli elementi interessati dall'invenzione e già presenti nelle figure 1 e 2 sono indicati con gli stessi riferimenti di queste figure, preceduti dalla cifra 3.

Come si vede, i pistoni di regolazione della cilindrata sono costituiti da palette 323, 324 inserite in rispettive fenditure 323a, 324a dell'anello 312 e scorrevoli a tenuta contro le basi 325a, 326a delle camere 325, 326 grazie alla spinta di un opportuno mezzo elastico 370, 371, per esempio una molla a spirale o a balestra. Le palette sono indicate in linea continua nella posizione che esse assumono in condizioni di massima cilindrata della pompa 301 e in linea a tratti nella posizione che esse assumono in condizioni di minima cilindrata della pompa 301.

Nell'esempio di realizzazione rappresentato in figura, le basi 325a, 326a hanno, in pianta, la forma di archi di circonferenza i cui centri C1, C2 non coincidono con il centro di rotazione A dell'anello statorico 312, e quindi le camere stesse hanno una dimensione radiale variabile (in particolare, in figura, una dimensione radiale costantemente crescente nel verso della rotazione compiuta dall'anello statorico 312 per passare dalla posizione di massima cilindrata a quella di minima cilindrata). I due archi che costituiscono le basi 325a, 326a possono eventualmente avere raggio diverso. Il tecnico del ramo non ha alcun problema a progettare e dimensionare le palette 323, 324 e gli elementi elastici 370, 371 in modo da garantire il contatto tra le palette e le basi 325a, 326a delle camere 325, 326 lungo tutto l'arco di rotazione dell'anello 312.

In questa figura, inoltre, si à ̈ rappresentata una sola camera di alleggerimento 338, sprovvista della barriera fissa. Inoltre, nella posizione di massima cilindrata, l'incavo o tacca che dà origine all'appoggio 337 su cui si articola il giunto previsto all'estremità della molla di contrasto 34 (figure 1 e 2) à ̈ in comunicazione con la parte anteriore della camera 325. La figura mostra anche una diversa configurazione della camera 326, che si presta meglio a certi tipi di lavorazione del corpo 310 e rende inutili le appendici 24a, 24b.

Nelle figure 7 e 8 si à ̈ rappresentata una pompa 401 del tipo illustrato nelle figure 3 -5, in cui si à ̈ incorporata l'invenzione. Gli elementi che non hanno subito modifiche per effetto dell'invenzione sono indicati con gli stessi numeri di riferimento delle figure 3 - 5, mentre gli elementi interessati dall'invenzione e già presenti in tali figure sono invece indicati con riferimenti che iniziano con la cifra 4 invece che con la cifra 1. Anche elementi corrispondenti a quelli illustrati solo in fig. 6 sono indicati con riferimenti che iniziano con la cifra 4 invece che con la cifra 3.

Nelle figure 7 e 8, il corpo 410 della pompa e l'anello esterno 412 sono modificati in modo perfettamente analogo a quanto illustrato per il corpo 310 e l'anello statorico 312 in fig. 6, e quindi non à ̈ necessaria una descrizione più dettagliata.

Si noterà che, nell'esempio illustrato, una delle palette (per esempio la paletta 423) à ̈ inserita nell'appendice radiale 123 mentre la paletta 424 à ̈ inserita direttamente nell'anello 412. In altre forme di realizzazione, le palette 423, 424 possono essere inserite entrambe nell'anello 412 o entrambe nella rispettiva appendice 123, 124.

Si descriverà ora il funzionamento della pompa 301. Per questa descrizione, ove necessario, si fa anche riferimento a elementi illustrati solo nelle figure 1 e 2.

In condizioni di riposo, la pompa à ̈ nella disposizione illustrata nella fig. 6: come detto, il centro di rotazione O del rotore 15 à ̈ disassato rispetto al centro O’ della cavità 313 dell’anello eccentrico 312 e il rotore 15 si trova in prossimità della parete 313a della cavità 313. Quando la pompa 1 à ̈ avviata, la rotazione in senso orario del rotore 15 provocherà una portata di olio attraverso la camera 19 e il relativo condotto di mandata 21 e, contemporaneamente, dalla camera 18 e dal relativo condotto di aspirazione 20, sarà richiamato un equivalente volume. Con l’aumento della velocità di rotazione e della portata, il sistema di lubrificazione del motore, opponendo una resistenza al flusso crescente, farà innalzare la pressione.

La pressione di mandata (o la pressione nel circuito di utilizzazione, in particolare la pressione a valle del filtro dell’olio nell'applicazione preferita) à ̈ portata alla camera 325 e agirà sulla superficie (superficie di attuazione) del pistone costituito dalla paletta 323, creando una spinta idraulica sull’anello 312 e generando una coppia di rotazione. Nel caso in cui nella camera 338 sia prevista anche la barriera corrispondente alla barriera 40, la pressione nella camera 325 passerà anche nella camera corrispondente alla camera 38a attraverso il condotto corrispondente al condotto 42, generando una seconda coppia contro la reazione della barriera, coppia che andrà a sommarsi a quella del pistone 323. Tale coppia (o tali coppie nel loro insieme), una volta raggiunto il valore di taratura della molla antagonista 34, imporrà (imporranno) all’anello eccentrico 312 una rotazione, nella fattispecie oraria, riducendo proporzionalmente la distanza tra i due centri O - O’ e di conseguenza la cilindrata della pompa, e stabilizzando la pressione al valore di taratura. Durante questa rotazione, a causa della non concentricità della parete 325a rispetto all'anello 312 e quindi della dimensione radiale crescente della camera 325, la paletta 323 uscirà progressivamente dalla fenditura 323a, aumentando progressivamente la sua area di attuazione (e ovviamente la sua area di spinta) e quindi la coppia di rotazione impartita all'anello 312: questo consente di compensare, per esempio, l’aumento della coppia resistente provocato dall’incremento della forza della molla di reazione 34 e/o dagli attriti di rotazione.

Al variare dei parametri quali la velocità, la fluidità/temperatura dell'olio, la "permeabilità" del motore (nel senso di quantità di olio utilizzata dal motore), ecc., tale pressione sarà mantenuta e controllata attraverso la variazione dell’eccentricità e quindi della cilindrata.

Quando, in funzione dei vari parametri di funzionamento del motore come rilevati dalla centralina elettronica del veicolo, si desidera passare ad un valore di pressione inferiore, riducendo conseguentemente la potenza assorbita, si può immettere fluido in pressione anche nella camera 326, creando sul pistone 324 una spinta idraulica supplementare concorde a quella esercitata sul pistone 323, incrementandone la coppia di rotazione e riducendo la cilindrata della pompa. Nell'esempio illustrato in figura, anche l'area di spinta del pistone 324 varia come quella del pistone 323. L'interruzione dell'alimentazione alla camera 326 riporterà la pressione al valore superiore precedente attraverso la modifica della cilindrata grazie al movimento in senso antiorario delle palette 323, 324. Ovviamente, durante tale ritorno a una pressione superiore, le palette 323, 324 rientreranno progressivamente nelle rispettive sedi 323a, 324a contro l'azione delle molle 370, 371.

La rotazione dell'anello 312 può continuare finché le palette 323, 324 non raggiungono la posizione indicata in linea a tratti in fig. 6 (corrispondente alla posizione illustrata in fig. 2 per la pompa 1). I centri O e O' coincidono e le palette 16 e gli anelli centratori 17 ruotano con il rotore 15 senza modificare la posizione relativa radiale: conseguentemente la cilindrata à ̈ nulla e la pompa à ̈ in stallo. Si noti che questa posizione può essere assunta quando à ̈ prossimo un blocco idraulico della pressione di mandata.

Nella pratica costruttiva, preferibilmente à ̈ previsto che venga mantenuto un minimo di cilindrata proteggendo la pompa con una valvola di massima pressione.

Il funzionamento della pompa 401 Ã ̈ analogo, l'unica differenza essendo che la rotazione dell'anello 412, invece di provocare direttamente la variazione di cilindrata, Ã ̈ trasmessa attraverso il settore dentato 151, la ruota oziosa 153 e il settore dentato 152 all'anello statorico 212 in cui ruota eccentricamente il rotore 115.

E' evidente che quanto descritto à ̈ dato unicamente a titolo di esempio non limitativo e che varianti e modifiche sono possibili senza uscire dal campo di protezione dell'invenzione.

In particolare, anche se nelle figure si sono illustrate cavità 325, 326 e 425, 426 con basi 325a, 326a e 425a, 426a costituite da archi di circonferenza disposti in modo che tali cavità abbiano dimensione radiale progressivamente crescente nel verso di rotazione dell'anello 312, 412 dalla posizione di massima cilindrata verso quella di minima cilindrata, à ̈ anche possibile che la dimensione radiale delle cavità sia progressivamente decrescente, se le condizioni costruttive o di funzionamento richiedono una diminuzione della coppia esercitata dalle palette 323, 324 o 423, 424 durante l’arco di rotazione dell’anello 312 o 412.

In entrambi i casi, le basi 325a, 326a e 425a, 426a potranno presentare una curvatura non uniforme (comunque tale da originare una dimensione radiale complessivamente crescente o decrescente della rispettiva camera), in modo che vi possa essere una variazione discontinua dell'area attiva delle palette 323, 324 e 423, 424 e quindi una coppia variabile in modo discontinuo durante l’arco di rotazione dell’anello 312, 412. Ovviamente, nelle zone di discontinuità la base dovrà essere sagomata in modo da consentire la rotazione delle palette in entrambi i versi.

Inoltre, anche se si sono rappresentate soluzioni in cui entrambe le cavità 325, 326 o rispettivamente 425, 426 hanno dimensione radiale variabile, à ̈ possibile che solo una delle cavità abbia dimensione radiale variabile, mentre l'altra ha dimensione radiale costante come nelle figure 1, 2 o 3 - 5.

Se la camera 338 presenta la barriera 40 ed à ̈ configurata in modo da dare origine ad un ulteriore stadio di regolazione, anche in questo si può utilizzare la soluzione oggetto dell'invenzione.

Infine, anche se l'invenzione à ̈ stata descritta in dettaglio con riferimento a una pompa per l'olio di lubrificazione di un motore di autoveicolo, essa può essere applicata in qualsiasi pompa volumetrica per il trasporto di fluido da un primo a un secondo ambiente di lavoro, in cui sia conveniente una riduzione della portata al crescere della velocità della pompa.

Claims (11)

1. Rivendicazioni 1. Pompa volumetrica rotativa a cilindrata variabile per fluidi, comprendente un rotore (15; 115) atto a ruotare in una cavità eccentrica (313; 213) di un anello statorico (312; 212) atto a sua volta ad essere fatto ruotare entro un intervallo angolare prestabilito, al variare di condizioni operative della pompa (301; 401), per variare un'eccentricità relativa tra la cavità (313; 213) e il rotore (15; 115) e quindi la cilindrata della pompa (301; 401), la rotazione dell'anello statorico essendo comandata da un fluido in pressione applicato direttamente a superfici di attuazione di stadi (323, 324; 423, 424) di un pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata (312; 412), caratterizzata dal fatto che almeno uno stadio (323, 324; 423, 424) di detto pistone rotante presenta una superficie di attuazione avente un'area variabile al variare della posizione del pistone.
2. 2. Pompa secondo la riv. 1, caratterizzata dal fatto che detto pistone rotante multistadio à ̈ costituito dall'anello statorico (312) stesso o da un secondo anello (412) che presenta una cavità eccentrica (413) in cui trova sede l'anello statorico (212) ed à ̈ atto a trasmettere il movimento di rotazione all'anello statorico (212).
3. 3. Pompa secondo la riv. 1 o 2, caratterizzata dal fatto che dette superfici di attuazione sono superfici di elementi (323, 324; 40; 423, 424) che, durante la rotazione del pistone (312; 412), sono atti a scorrere a tenuta contro una base (325a, 326a; 425a, 426a) di una rispettiva camera (325, 326; 338; 425, 426) definita tra il pistone stesso e un corpo (310; 410) della pompa (301; 401) o all'interno del pistone (312), almeno la camera in cui si muove detto almeno uno stadio avendo dimensione radiale variabile.
4. 4. Pompa secondo la riv.3, caratterizzata dal fatto che la dimensione radiale della camera in cui si muove detto almeno uno stadio aumenta o diminuisce progressivamente nel verso di rotazione del pistone (312; 412) che provoca una diminuzione della cilindrata della pompa.
5. 5. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tutti gli stadi di detto pistone rotante multistadio (312; 412) presentano una superficie di attuazione avente area variabile.
6. 6 Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la pompa (301; 401) Ã ̈ una pompa per un circuito di lubrificazione di un motore di autoveicolo.
7. 7. Metodo per regolare la cilindrata di una pompa volumetrica rotativa (301; 401) del tipo comprendente un rotore (15; 115) atto a ruotare in una cavità eccentrica (313; 213) di un anello statorico (312; 212), il metodo comprendendo le operazioni di: - far ruotare l'anello statorico (312; 212), entro un intervallo angolare prestabilito per variare un'eccentricità relativa tra la cavità (313; 213) e il rotore (15; 115), e quindi la cilindrata della pompa, al variare di condizioni operative della pompa (301; 401); e - comandare la rotazione dell'anello statorico (312; 212) applicando fluido in pressione direttamente a superfici di attuazione di stadi (323, 324; 423, 424) di un pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata (312; 412); ed essendo caratterizzato dal fatto che detta operazione di comandare la rotazione dell'anello statorico (312; 212) prevede l'operazione di applicare fluido in pressione, in almeno uno stadio di detto pistone rotante, ad una superficie di attuazione di cui si fa variare l'area al variare della posizione del pistone rotante (312; 412).
8. 8. Metodo secondo la riv. 7, caratterizzato dal fatto che l'operazione di comandare la rotazione dell'anello statorico (312; 212) prevede l'operazione di configurare come pistone rotante multistadio di regolazione della cilindrata o l'anello statorico stesso (312) o un anello esterno (412) che presenta una cavità eccentrica (413) in cui trova sede l'anello statorico (212) ed à ̈ atto a trasmettere il movimento di rotazione all'anello statorico (212).
9. 9. Metodo secondo la riv. 7 o 8, caratterizzato dal fatto che la variazione dell'area della superficie di attuazione à ̈ ottenuta con le operazioni di: - configurare gli stadi (323, 324; 423, 424) del pistone rotante (312; 412) come appendici del pistone scorrevoli radialmente rispetto a questo e aventi un'estremità atta a scorrere a tenuta, durante la rotazione del pistone (312; 412), contro la base (325a, 326a; 425a, 426a) di una rispettiva camera (325, 326; 338; 425, 426) definita tra il pistone stesso e un corpo (310; 410) della pompa (301; 401) o all'interno del pistone (312); e - far scorrere almeno l'estremità dell'appendice che realizza detto almeno uno stadio in una camera con dimensione radiale variabile.
10. 10. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 9, per regolare la cilindrata di una pompa per l'olio di lubrificazione per un motore di autoveicolo.
11. 11. Sistema di lubrificazione di un motore di autoveicolo, comprendente una pompa (301; 401) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 6.