ITTO930669A1 - Dispositivo elettromagnetico di comando per un motore elettrico d'avviamento per motori a combustione interna. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo "Dispositivo elettromagnetico di comando per un motore elettrico d'avviamento per motori a combustione interna"
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un dispositivo elettromagnetico di comando per un motore elettrico d'avviamento per motori a combustione interna, comprendente un elettromagnete includente un avvolgimento in cui ? disposto un nucleo mobile a cui sono associati mezzi di richiamo tendenti a mantenerlo in una posizione assiale di riposo, e spostabile per effetto dell'eccitazione di detto avvolgimento verso una posizione assiale di lavoro in cui determina la chiusura di un interruttore atto a controllare l?alimentazione di corrente al motore di avviamento; a detto nucleo essendo associato, da parte opposta all'interruttore, un organo di comando, una cui estremit? ? atta ad essere accoppiata con un organo di trasmissione a leva per determinare l'accoppiamento di un organo controllato dal motore di avviamento con un corrispondente organo di un motore a combustione interna.
Siffatti dispositivi elettromagnetici di comando sono diffusamente impiegati nei veicoli per l'avviamento dei motori a combustione interna.
In un dispositivo noto, l'organo di comando ? solidale al nucleo mobile e presenta all'estremit? libera un'apertura assiale estesa nella quale ? libera di oscillare con ampio gioco un'estremit? dell'organo di trasmissione a leva. Tale estremit? dell'organo a leva, quando il nucleo mobile ? in posizione di riposo, ? situata a ridosso del bordo dell'apertura assiale che ? rivolto all'interrutto-re. In questo modo, per effetto dell'eccitazione dell'avvolgimento, il nucleo mobile si sposta dalla posizione di riposo verso l'interruttore, compiendo una corsa iniziale di entit? predeterminata prima di impegnare e trascinare con s? l'organo di tra-smissione a leva. Nell'ultimo tratto di corsa il nucleo mobile chiude i contatti dell'interruttore elettrico che alimenta il motore d'avviamento; quest'ultimo inizia a ruotare trascinando in rotazione il volano del motore a combustione interna.
Viceversa, a partire dalla posizione di lavoro, l'estremit? dell'organo di trasmissione a leva risulta situata a ridosso del bordo dell'apertura assiale dell'organo di comando che ? rivolto da parte opposta all'interruttore. Diseccitando l'avvolgimento, il nucleo mobile si sposta richiamato dai mezzi di righiamo, nella direzione opposta alla precedente, compiendo una corsa iniziale di entit? predeterminata, pari alla corsa precedente; prima di impegnare l'organo di trasmissione a leva per disaccoppiare il motore d'avviamento dal motore a combustione interna l'interruttore elettrico si apre, non pi? premuto dal nucleo mobile, diseccitando il motore d'avviamento.
La successione delle fasi di non alimentazione del motore di avviamento e suo disaccoppiamento dal motore a combustione interna, conseguenza del gioco assiale relativo fra organo di comando e leva, ? necessaria in quanto l'organo di trascinamento controllato dal motore di avviamento (in genere un pignone connesso tramite una ruota libera a un mozzo che ingrana con una dentatura elicoidale ricavata sull?albero del rotore del motore di avviamento) quando trasmette coppia ? costretto a mantenere 1 ?ingranamento con il volano del motore a combustione interna in quanto la dentatura elicoidale dell'albero ha verso opposto a quello di rotazione del rotore del motore di avviamento.
Il dispositivo noto di cui sopra presenta l'inconveniente consistente nel fatto che la necessit? del gioco assiale relativo tra l'organo di comando e l'organo di trasmissione a leva che fa aumentare la dimensione dell'organo di comando nella direzione assiale, con conseguente aumento dell'ingombro del dispositivo elettromagnetico nella stessa direzione.
Lo scopo dell?invenzione ? quello di realizzare un dispositivo elettromagnetico che consenta di ovviare a tale inconveniente.
Secondo l'invenzione questo scopo ? raggiunto mediante un dispositivo elettromagnetico del tipo sopra menzionato e caratterizzato dal fatto che l'organo di comando ? accoppiato al nucleo mobile in modo scorrevole e con un predeterminato gioco assiale relativo tra i due, in modo tale per cui quando il nucleo mobile si sposta dalla posizione di riposo alla posizione di lavoro, e viceversa, detto nucleo ? suscettibile di compiere una corsa iniziale di entit? predeterminata prima di impegnare e trascinare con s? detto organo di comando.
In questo modo il gioco assiale relativo tra l'organo di comando e l'organo di trasmissione a leva ? ottenuto all'interno del nucleo mobile, e non pi? esternamente dallo stesso. Conseguentemente si riduce l'ingombro assiale dell'organo di comando e quindi l'ingombro assiale complessivo del dispositivo elettromagnetico.
L?invenzione sar? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcune forme di attuazione preferite, presentate a titolo di esempio non limitativo. Nei disegni:
la figura 1 rappresenta schematicamente un motore di avviamento in vista in parte sezionata;
- le figure 2, 3 e 4 sono sezioni longitudinali di un dispositivo elettromagnetico secondo l'invenzione, rappresentato in diverse fasi di lavoro;
le figure 5 e 6 sono sezioni longitudinali di un dispositivo elettromagnetico secondo due varianti di realizzazione.
In figura 1 con 100 ? indicato un motore di avviamento usualmente composto da una carcassa 102, al cui interno ? sistema l'avvolgimento induttore 104, e da un rotore 106 composto essenzialmente da un pacco di lamierini 108, dove trova sistemazione l'avvolgimento indotto, un collettore 110 ed un albero 112, concentrico con la carcassa 102 e vincolato fra due supporti C e C , con libert? di rotazione .
La parte dell?albero 112 in corrispondenza del supporto C presenta una dentatura ad elica 114 che impegna il mozzo 116 di un innesto a ruota libera 118 atto a trascinare un pignone dentato 120.
Al motore d'avviamento 100 ? associato un dispositivo elettromagnetico di comando 2.
Quando il dispositivo elettromagnetico 2 ? eccitato sospinge la ruota libera 118 verso la corona dentata (volano) 122 di un motore a combustione interna (non illustrato), e chiude un interruttore che alimenta il motore di avviamento; il pignone 120 ingrana con la corona dentata 122 e la trascina in rotazione.
La dentatura elicoidale ha verso opposto a quello di rotazione del rotore 106 e quindi verso opposto alla rotazione dell'albero 112 ad esso solidale, per cui quando il pignone 120 trasmette coppia alla corona dentata 122, tende a "svitare" il mozzo 116 dalla dentatura elicoidale 114 dell'albero 112; il pignone 120 preme contro lo spallamento 124 e quindi mantiene 1'ingranamento con la corona (volano) 122 del motore termico.
Questa situazione, voluta in fase di avviamento, ? particolarmente critica in caso di mancato avviamento del motore termico, in quanto il motore di avviamento continua ad essere alimentato anche quando l'elettromagnete (2) viene diseccitato.
E' allora necessario disalimentare il motore d'avviamento per permettere al dispositivo elettromagnetico 2 di disinserire il pignone 120 dalla corona (volano) 122; per soddisfare tale esigenza alla catena cinematica comprendente il dispositivo di avviamento 2, la leva L e la ruota libera con mozzo e pignone (118, 116, 120) viene conferito un predeterminato gioco P..
Nelle figure 2, 3 e 4 con C ? indicato il sopporto (lato pignone) e il dispositivo elettromagnetico di comando, complessivamente indicato con 2, per il motore elettrico d'avviamento di un motore a combustione interna. Al dispositivo elettromagnetico 2 ? associato un organo di trasmissione a leva L, infulcrata in F sul sopporto C.
Il dispositivo elettromagnetico 2 comprende un elettromagnete 4 includente un avvolgimento 6. L'avvolgimento 6 ? contenuto in un rocchetto 8 comprendente un'anima tubolare 12. Un involucro tubolare 16 circonda l'avvolgimento 6 ed il rocchetto 8. L'involucro 16 presenta una parte di estremit? 16a di diametro ridotto, coassiale ed adiacente all'anima tubolare 12 del rocchetto 8, in cui ? disposto in modo assialmente scorrevole un nucleo mobile 22.
Il nucleo mobile 22 presenta estremit? assialmente opposte indicate con 22a e 22b. L'estremit? 22a del nucleo mobile 22 ? svasata e definisce esternamente una sezione allargata 24 definente una superficie di spallamento 26. Intorno al nucleo 22 ? disposta una molla 28, interposta tra la superficie di spallamento 26 e l'involucro 16 .
Il nucleo mobile 22 presenta un foro assiale centrale passante 30. In prossimit? .dell'estremit? 22b, il foro 30 sbocca in una cavit? assiale 34 di diametro maggiore, chiusa da un disco trasversale 32. Nella 'cavit? ? definita una superficie di spallamento 36. All'interno del foro 30 della cavit? 34 ? assialmente scorrevole un organo di comando 38 le cui estremit? assialmente opposte sono indicate con 38a,38b. All?estremit? 38b, l?organo di comando presenta una testa 40, con sezione trasversale allargata, scorrevole nella cavit? 34 tra la superficie di spallamento 36 ed il disco 32. La distanza tra la superficie di spallamento 36 ed il disco 32, che costituiscono superfici di arresto per la testa 40, ? maggiore della dimensione, in senso assiale di tale testa per cui essa risulta assialmente spostabile nella cavit? 34 con un predeterminato gioco assiale relativo, indicato con P nelle figure. All'estremit? 38a, l'organo di comando 38 presenta un'apertura trasversale 42 in cui ? impegnata un?estremit? dell'organo di trasmissione a leva L.
Al rocchetto 8 e all'involucro 16 ? solidale un nucleo fisso 44 avente una porzione cilindrica centrale 44a impegnata in un'estremit? dell?anima 12 del rocchetto, una corona o flangia 44b ed un'estremit? 44c rastremata a tronco di cono, rivolta al nucleo mobile 22. Il nucleo fisso 44 presenta una cavit? assiale passante 46 in cui ? assialmente scorrevole uno stelo 48. Lo stelo 48 presenta ad entrambe le sue estremit? rispettive teste 50 e 52.
Una piastrina metallica 54, esterna alla cavit? 46, ? montata scorrevolmente sullo stelo 48, il quale si estende attraverso un'apertura centrale 56 della stessa. La piastrina 54 funge da contatto mobile di un interruttore complessivamente indicato con 55. Tra la piastrina 54 ed una boccola 58 portata dallo stelo 48 ? interposta una molla elicoidale 60 disposta intorno a detto stelo e tendente a sospingere la piastrina 54 contro la testa 52.
Un elemento a forma di tazza 62 di materiale elettricamente isolante ? accostato al nucleo fisso 44 ed ? rinserrato in un bordo 16b risvoltato dell'involucro 16. Nella parte di fondo dell'elemento 62 sono ricavati due fori paralleli 64 in cui sono inserite due viti 65 e 66, le cui teste 65a e 66a si estendono nel vano 67 compreso fra l'elemento 62 e il nucleo fisso 44, in relazione affacciata alle estremit? del contatto mobile 54. Le teste 65a e 66a delle viti 65 e 66 fungono da contatti fissi. La porzione dello stelo della vite 65 che ? esterna all'elemento a tazza 62, ? collegata elettricamente alla batteria (non illustrata); l'analoga porzione della vite 66 ? collegata elettricamente agli avvolgimenti del motore di avviamento.
Tra la testa 52 dello stelo 48 e l'elemento 62 ? interposta una molla elicoidale 70, che tramite detta testa 52 tende a sospingere il contatto mobile 54 contro il nucleo fisso 44.
La figura 1 rappresenta la condizione di riposo del dispositivo. In tale condizione la testa 40 dell'organo di comando 38 ? in battuta contro il disco 32 che chiude la cavit? 30.
Se in tale condizione viene eccitato l'avvolgimento 6 dell'elettromagnete 4, il nucleo mobile 22 si sposta verso il nucleo fisso 44, compiendo una cosa iniziale di entit? predeterminata senza impegnare ovvero trascinare con s? l'organo di comando 38. Non appena la superficie di spallamento 36 dell'organo di comando 38 va in battuta contro la testa 40, come ? mostrato nella figura 2, il nucleo mobile 22 trascina nella sua corsa l'organo di comando 38 e conseguentemente aziona l'organo di trasmissione a leva L, il quale determina l'avanzamento e l?accoppiamento del pignone dentato 120 della figura 1 con la corona dentata (volano) 122 del motore a combustione interna. Il disco 32 solidale con il nucleo mobile 22 impegna e sospinge lo stelo 48 in corrispondenza della sua testa 50, determinando una compressione della molla 70, raggiungendo la posizione di lavoro in cui il contatto mobile 54 tocca e collega fra loro i contatti fissi 65a e 66a, di fatto chiudendo l'interruttore 55, per consentire l'alimentazione di corrente al motore elettrico di avviamento che inizia a ruotare trascinando il motore a combustione interna. Al proseguire della corsa del nucleo mobile 22 e quindi dello stelo 48, la testa 52 si separa dal contatto mobile 54 (figura 3) caricando la molla 60, la quale esercita un'azione di serraggio in chiusura del contatto mobile 54 sui contatti fissi 65a e 66a; la corsa dello stelo 48 ha termine quando il nucleo mobile 22 giunge a contatto col nucleo fisso 44: in tale posizione la testa 52 dello stelo 48 e il contatto mobile 54 sono distanziati di una lunghezza P' (dove P' ? minore di P).
A partire da tale condizione, quanto l'avvolgimento 6 viene diseccitato il nucleo mobile 22 si sposta verso la posizione di riposo per effetto dell'azione della molla 28. Per una prefissata corsa iniziale P' il ritorno dal nucleo mobile 22 avviene con contemporaneo spostamento dello stelo 48 a causa della spinta delle molle 60 e 70; per una corsa maggiore di P' e minore di P si ha l'apertura dell'interruttore 55 e la disalimentazione del motore d'avviamento. In questo modo, nello spostamento iniziale il nucleo mobile 22 non deve trascinare l'organo di comando 38 e l'associata leva L. Inoltre in questa fase il motore d'avviamento viene subito disalimentato e non trasmette pi? potenza al motore termico; il pignone 120 (figura 1), non trasmettendo coppia alla corona (volano) 122, non ? pi? spinto contro lo spallamento 124 della dentatura elicoidale 114 dell'albero 112, ed il disaccoppiamento fra motore d'avviamento e motore a combustione interna ? pi? agevole.
Tale disaccoppiamento inizia quando il disco 32 solidale con il nucleo mobile 22 va in battuta contro la testa 40 dell'organo di comando 38, trascinando quest'ultimo e conseguentemente azionando l'organo di trasmissione a leva L.
La figura 5 illustra una variante di realizzazione dell'invenzione in cui a numeri uguali a quelli delle figure precedenti corrispondono parti uguali o sostanzialmente equivalenti. Nel dispositivo della figura 5 la cavit? 30 del nucleo mobile 22 rivolta alla leva L ? cieca e presenta una parte di fondo 82. La testa 40 dell'organo di comando 38 ? scorrevole nella cavit? 30 tra il tale parete di fondo 82 ed un anello di arresto 84 fissato in adiacenza dell'imbocco della cavit? 30. Attraverso tale anello 84 si estende con gioco radiale l'organo di comando 38.
La figura 6 illustra una variante di realizzazione della soluzione rappresentata in figura 5.
Il dispositivo .rappresentato in figura 6 si differenzia da quello illustrato in figura 5 in quanto l'organo di comando 38 pu? assumere durante 10 spostamento del nucleo mobile 22, posizioni non coassiali col nucleo mobile.
Nel dispositivo di figura 6:
l'organo di comando 38, fra le sue estremit? 38a e 38b, si presenta con superficie esterna 38c a profilo concavo;
la testa 40 presenta una superficie 40b, rivolta verso la porzione 22b del nucleo mobile, che ha la forma di una calotta sferica con asse coincidente con l'asse dell'organo di comando 38; la superficie di contatto 82 del nucleo mobile 22 con la superficie 40b ? corrispondentemente sferica;
la superficie a corona circolare 40a della testa 40, rivolta verso la porzione 22a del nucleo mobile 22, ha la forma di una porzione di sfera; le superfici sferiche 40a, 40b sono raccordate tra di loro da una terza superficie toroidale 40c 11 cui raggio ? sensibilmente inferiore rispetto a quello delle superfici 40a, 40b;
l'anello di arresto 84, cianfrinato sul nucleo 22 in prossimit? dell'apertura 30, ha sezione trapezia in modo che la sua superficie 84a rivolta al nucleo 22, quando la testa 40 ? a contatto con l'anello di arresto 84, tocca la superficie esterna 40a lungo una circonferenza compresa tra il raccordo 40c e la porzione diametralmente pi? interna della superficie 40a,
l?apertura trasversale 42 dell'estremit? 38a dell'organo di comando 38 ? conformata in modo tale da vincolare a cerniera l'estremit? 1 della leva L; in fase di montaggio l'estremit? 1 della leva L viene inserita a scatto nell'apertura 42.
Il funzionamento delle varianti delle figure 5 e 6 ? analogo a quello della realizzazione sopra descritta con riferimento alle figure 2 a 4.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forma d'attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione .
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettromagnetico di comando per un motore elettrico d'avviamento per motori a combustione interna, comprendente un elettromagnete (4) includente un avvolgimento (6) in cui ? disposto un nucleo mobile (22), al quale sono associati mezzi di richiamo (28) tendenti a mantenerlo in una posizione assiale di riposo, e che ? spostabile per effetto dell'eccitazione di detto avvolgimento (6), verso una posizione assiale di lavoro in cui determina la chiusura di un interruttore (55; 54, 65a, 66a) atto a controllare l'alimentazione di corrente al motore di avviamento; a detto nucleo (22) essendo associato, da parte opposta all'interruttore (55), un organo di comando (38), una cui estremit? ? atta ad essere accoppiata con un organo di trasmissione a leva (L) per determinare l'accoppiamento di un organo controllato dal motore di avviamento con un corrispondente organo di un motore a combustione interna? caratterizzato dal fatto che detto organo di comando (38) ? accoppiato al nucleo mobile (22) in modo scorrevole e con un predeterminato gioco assiale relativo (P) tra i due, in modo tale per cui quando il nucleo mobile (22) si sposta dalla posizione di riposo alla posizione di lavoro e viceversa, detto nucleo (22) ? suscettibile di compiere una corsa iniziale di entit? predeterminata prima di impegnare e trascinare con s? detto organo di comando (38) .
- 2. Dispositivo elettromagnetico secondo la rivendicazione 1 in cui detto nucleo mobile (22), da parte opposta a detto interruttore (55; 54, 65a, 66a) presenta una cavit? assiale (30, 34) in cui ? scorrevolmente montato l?organo di comando (38).
- 3. Dispositivo elettromagnetico secondo la rivendicazione 2 in cui la porzione di detto organo di comando (38) che si estende nella cavit? (34) del nucleo (22) presenta una testa (40) con sezione trasversale allargata, scorrevole in detta cavit? (34) tra due superfici di arresto trasversali (32, 36; 82, 84) la cui distanza ? maggiore della dimensione, in senso assiale, di detta testa (40) , per cui tale testa (40) risulta assialmente spostabile nella cavit? con il suddetto gioco assiale relativo (P).
- 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, in cui la superficie (40b) della testa (40) dell'organo di comando (38) ? una calotta sferica con asse coincidente con l'asse dell'organo di comando (38).
- 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4 , caratterizzato dal fatto che la superficie (82) della cavit? (30) affacciata alla testa (40) dell'organo di comando (38) ? una corona toroidale sferica con asse coincidente all'asse dell'organo di comando (38).
- 6. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4 e 5, in cui le superfici sferiche (40a, 40b) sono raccordate da una superficie toroidale (40c) con asse comune a quello di dette superfici (40a, 40b).
- 7. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4, 5, 6, in cui una delle superfici di arresto (84) ? formata da un anello di arresto (84) a sezione trapezia.
- 8. Dispositivo elettromagnetico di comando sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.
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