ITTO940568A1 - Sistema di avviamento per un motore entotermico. - Google Patents

Abstract

Sistema di avviamento per un motore endotermico, in particolare di un autoveicolo, includente un motore elettrico, mezzi comandati di alimentazione/eccitazione per il motore elettrico, un pignone azionato in rotazione dal motore elettrico, ed una corona dentata atta ad ingranare con il pignone per venire trascinata in rotazione dallo stesso insieme ad un albero motore del motore endotermico al quale la corona è meccanicamente collegata; il pignone è montato assialmente fisso, sempre in presa con la corona dentata, mentre questa è portata folle dall'albero motore ed è collegata meccanicamente al medesimo attraverso un dispositivo di ruota libera atto a rendere angolarmente solidale la corona all'albero motore solamente nel verso in cui essa è fatta ruotare dal pignone.(Figura 1).

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di avviamento per un motore endotermico, in particolare per il motore di un autoveicolo, del tipo comprendente un motore elettrico che aziona in rotazione un pignone, il quale è disposto sempre in presa con una corona dentata meccanicamente collegata ad un albero motore e relativo volano del motore endotermico da avviare.

E' noto che i sistemi di avviamento attualmente impiegati sui veicoli stradali, in particolare sugli autoveicoli, prevedono un motore elettrico ed un innesto elettromeccanico che, quando il commutatore di

rotazione un pignone e lo spostano assialmente, per inserirlo in ingranamento con una corona dentata portata solidalmente dal volano calettato sull'albero motore del motore termico da avviare. Ad avviamento effettuato, il motore elettrico viene diseccitato, in modo da arrestare la rotazione del pignone, e quest'ultimo deve venire arretrato in modo da disinnestarlo dalla corona dentata che, essendo vincolata al volano, continua invece a girare, trascinata dall'albero motore del motore termico, ormai avviato.

I sistemi di avviamento suddetti devono pertanto prevedere un sistema di calettamento del pignone sull'alberino di uscita del motore elettrico che permetta la traslazione assiale del pignone da e verso la corona; un elettromagnete per comandare gli spostamenti assiali del pignone; un gruppo meccanico di innesto comprendente una leva di avanzamento, rispettive piste elicoidali ricavate sull'alberino del motore elettrico ed un dispositivo di ruota libera per evitare trascinamenti accidentali del pignone da parte della corona ad avviamento effettuato; ed un sistema di battuta assiale e fine corsa del pignone per il suo corretto posizionamento rispetto alla corona. Conseguentemente, i sistemi di avviamento attualmente utilizzati risultano complessi, costosi, ingombranti, di peso elevato e di affidabilità critica; inoltre richiedendo numerose lavorazioni meccaniche specifiche per ogni tipo di motore termico da avviare sull'alberino del motore elettrico e sul supporto lato pignone per il fissaggio dell'elettromagnete, non permettono la standardizzazione dei componenti. Infine, il sistema suddetto è spesso causa di inconvenienti di esercizio quali rumorosità all'avviamento, per mancato urto frontale dei denti pignone, usura frontale precoce dei denti del pignone, possibili rotture, eccetera.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di avviamento in cui non sia necessario fare spostare il pignone del motore elettrico da e verso la corona dentata lato volano del motore termico da avviare, eliminando così la maggior parte degli inconvenienti descritti. E' anche uno scopo dell'invenzione quello di fornire un sistema di avviamento di basso costo, di peso ed ingombro ridotti e che permetta di raggiungere una elevata affidabilità e standardizzazione dei componenti.

In base all'invenzione viene pertanto realizzato un sistema di avviamento per un motore endotermico, in particolare per il motore di un autoveicolo, comprendente un motore elettrico, mezzi comandati di alimentazione/eccitazione per il motore elettrico, un pignone azionabile in rotazione dal motore elettrico, una corona dentata atta ad ingranare con il pignone per venire trascinata in rotazione dalla rotazione del pignone, ed un albero motore del detto motore endotermico, provvisto di un volano e meccanicamente collegato con la detta corona; c a r a t t e r i z z a t o dal fatto che il detto pignone è montato assialmente fisso rispetto al detto albero motore del motore endotermico, sempre ingranante in presa con la corona dentata, mentre la corona dentata è portata dall'albero motore con l'interposizione di un dispositivo di ruota libera montato tra la corona dentata ed il gruppo albero motore/volano; detto dispositivo di ruota libera essendo atto a rendere angolarmente solidale la corona dentata all'albero motore nel verso in cui la corona è fatta ruotare dal pignone e, simultaneamente, a lasciare la corona dentata folle rispetto all'albero motore per ogni rotazione relativa tra corona ed albero motore in verso opposto al precedente.

In questo modo, il pignone non deve essere mai spostato e rimane sempre in presa con la corona dentata, eliminando così la necessità di tutti gli organi che creano nei sistemi tradizionali i citati problemi di ingombro ed affidabilità, quali l'elettromagnete ed il dispositivo meccanico di innesto per il pignone, le lavorazioni sull'alberino del motore elettrico, eccetera. Pertanto, il sistema risulta meno costoso e complesso (in quanto vengono eliminati dei componenti e delle lavorazioni), più leggero e meno ingombrante; inoltre si può ricavare il pignone direttamente sull'alberino del motore .elettrico, con ulteriori vantaggi economici e di semplificazione del componente. Infine, i componenti elettromeccanici necessari risultano sempre uguali per qualsiasi tipo di motore termico da avviare, il che permette una ulteriore riduzione degli ingombri ed una elevata standardizzazione dei componenti, con conseguenti ulteriori economie di scala.

Preferibilmente, il sistema di avviamento secondo l'invenzione comprende inoltre mezzi di frenatura per la detta corona dentata e/o il detto pignone, montati folli rispetto al detto albero motore del motore endotermico e costituiti da un disco montato folle sul detto albero motore attraverso l'interposizione di un cuscinetto di rotolamento e cooperante a strisciamento, da un lato, contro la detta corona dentata.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione con riferimento alle figure del disegno annesso, nel quale:

- la figura 1 illustra in modo schematico e parzialmente in sezione il sistema di avviamento secondo l'invenzione; e

- la figura 2 illustra un dettaglio del sistema di avviamento di figura 1, secondo una possibile variante a quanto illustrato in figura 1.

Con riferimento alla figura 1, è indicato nel complesso con 1 un sistema di avviamento per un motore endotermico non illustrato, in particolare per il motore termico di un qualsiasi veicolo stradale noto e non illustrato per semplicità, per esempio un autoveicolo; del suddetto motore termico da avviare, di tipo noto, è illustrato per semplicità solamente una estremità di un albero motore 2, provvista di un volano 3 calettato angolarmente solidale all'albero 2 in modo noto.

Il sistema 1 comprende, analogamente ai sistemi noti, un motore elettrico 4 di avviamento, di tipo noto, mezzi comandati di alimentazione/eccitazione per il motore elettrico 4, indicati nel complesso con 5, un pignone 6 calettato angolarmente solidale su un alberino 7 di uscita del motore 4, in modo da risultare azionabile in rotazione dal motore elettrico 4 quando questo viene alimentato ed eccitato dai mezzi 5, ed una corona dentata 8 atta ad ingranare con il pignone 6 per venire trascinata in rotazione dalla rotazione dello stesso; la corona 8 è inoltre meccanicamente collegata con l'albero motore 2, che in questo modo viene a far parte integrante del sistema di avviamento 1, per trascinare a sua volta in rotazione l'albero 2, fornendo conseguentemente il lavoro meccanico necessario a mettere in moto il motore termico da avviare.

Secondo l'invenzione, il pignone 6 è montato assialmente fisso rispetto all'albero motore 2 ed alla corona 8 del motore endotermico; nella fattispecie illustrata esso è calettato assialmente fisso sull 'alberino 7, ed il motore elettrico 4 viene montato (in modo noto e non illustrato per semplicità) all'interno di un vano motore del veicolo suddetto atto ad alloggiare il motore termico da avviare, in una posizione fissa tale che il pignone 6 sia sempre ingranante in presa con la corona dentata 8.

Inoltre, la corona dentata 8 è portata dall'albero motore 2 con l'interposizione di un dispositivo di ruota libera 10, di tipo noto, montato tra la corona dentata 8 ed il gruppo albero motore 2/volano 3; nella fattispecie, la corona dentata 8 è portata coassiale con il volano 3, disposta radialmente sull'esterno dello stesso, ma svincolata dal volano 3, mentre è collegata direttamente all'albero motore 2, attraverso il dispositivo di ruota libera 10, mediante una flangia 12 montata parallela ed affiancata al volano 3.

Il dispositivo di ruota libera 10 è un dispositivo ad arpionismo del tutto simile a quello impiegato sulle biciclette, atto a permettere la trasmissione del moto tra gli elementi da esso collegati solamente in un verso prefissato, ma non nel verso opposto. Nella fattispecie, il dispositivo 10, illustrato solo schematicamente in quanto ben noto in meccanica, è atto a rendere angolarmente solidale la corona dentata 8 all'albero motore 2 nel verso in cui la corona 8 è fatta ruotare dal pignone 6, indicato dalla freccia in figura 1, e, simultaneamente, a lasciare la corona dentata 8 completamente folle rispetto all'albero motore 2 per ogni rotazione relativa tra corona 8 ed albero motore 2 in verso opposto a quello indicato dalla freccia.

I mezzi comandati di alimentazione/eccitazione 5 comprendono un teleruttore 15 atto a venire disposto in una qualsiasi posizione opportuna nel citato vano di alloggiamento sul veicolo per il motore termico da avviare, ed un circuito elettrico di avviamento 16 comprendente a sua volta una batteria di alimentazione 18, un commutatore a chiave 19 atto a collegare una bobina 20 del teleruttore 15 con la batteria 4 attraverso un primo ramo di circuito 21, ed un secondo ramo di circuito 22 collegante la batteria di alimentazione 18 con il motore elettrico 4 in serie a due contatti fissi 23 e un contatto mobile 24, noti, del teleruttore 15,· in questo modo il motore elettrico 4 viene alimentato solamente quando la bobina 20 del teleruttore è eccitata e, conseguentemente, i contatti fissi 23 sono messi in corto circuito dal contatto mobile 24. Preferibilmente, il teleruttore 15 è di tipo non stagno (in modo da risparmiare sul costo del componente) , in quanto grazie alla struttura generale del sistema di avviamento 1, può essere alloggiato in Una posizione protetta del vano motore.

In uso, attraverso la chiusura del commutatore 19, si ha l'eccitazione della bobina 20 del teleruttore 15, e questo determina la chiusura dei contatti di potenza 23,24 attraverso i quali viene alimentato/eccitato il motorino elettrico di avviamento 4. Il pignone 8, già in presa, viene pertanto posto in rotazione e trascina la corona 8, la quale è solidale all'albero motore 2 attraverso il dispositivo di ruota libera 10. Pertanto, l'albero 2 è posto in rotazione nel medesimo verso ed alla medesima velocità della corona 8 e si produce l'avviamento del motore termico.

A questo punto, il crescere dei giri del motore termico produce una progressiva accelerazione dell'albero 2, che ad un certo punto sorpassa la velocità imposta dal pignone 6 alla corona 8; pertanto, albero 2 e volano 3 vengono a ruotare in verso concorde con quello della corona 8, ma più velocemente della stessa. Questo determina un "moto retrogrado" della corona 8, ovvero un moto relativo della corona 8 rispetto al volano 3 e all'albero 2 in verso opposto a quello di rotazione della corona 8, moto che è permesso dal dispositivo di ruota libera 10, e che produce lo sganciamento del sistema motorino 4/ pignone 6/corona 8 dall'albero motore 2. A questo punto il motorino 4 viene diseccitato e rallentato e la corona 8 con il relativo pignone 6 sempre in presa è libera di fermarsi, mentre l'albero 2 rimane libero di ruotare per conto suo, sotto la spinta del motore termico ormai avviato, senza trasmettere alcun moto alla corona 8.

In realtà, a causa degli attriti interni nel dispositivo di ruota libera 10 è possibile che, in alcuni casi, si abbia una lieve trasmissione di coppia; a questo scopo, secondo la variante illustrata in figura 2, dove i dettagli simili od uguali a quelli già descritti sono indicati per semplicità con i medesimi numeri, il sistema di avviamento secondo l'invenzione, indicato come la, comprende inoltre mezzi di frenatura 30 per la corona dentata 8 e/o il pignone, indicato con 6a, montati folli rispetto all'albero motore 2. Nella fattispecie, i mezzi 30 sono costituiti da un disco 31 a pressione, montato folle sull'albero motore 2 tramite una flangia 32 e l'interposizione radiale di un cuscinetto di rotolamento 33.

In fase di trascinamento del pignone 6a, la pressione esercitata dal disco 31 non viene ad influenzare il sistema in fase di avviamento, essendoci il cuscinetto 33 interposto tra albero 2 e disco 31. Non appena la velocità dell'albero 2 raggiunge una velocità tale da azionare il dispositivo di ruota libera 10, la pressione esercitata dal disco 31 attua una certa azione frenante sul volano tale da contrastare il senso di rotazione indotto dalla ruota libera.

Infine, secondo la forma di realizzazione illustrata, il pignone 6a, anziché essere semplicemente calettato sull'alberino 7, è ricavato di pezzo direttamente sullo stesso, il che permette di unificare i motorini di avviamento per quanto riguarda il supporto lato pignone.

Claims (8)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Sistema di avviamento per un motore endotermico, in particolare per il motore di un autoveicolo, comprendente un motore elettrico, mezzi comandati di alimentazione/eccitazione per il motore elettrico, un pignone azionabile in rotazione dal motore elettrico, una corona dentata atta ad ingranare con il pignone per venire trascinata in rotazione dalla rotazione del pignone, ed un albero motore del detto motore endotermico, provvisto di un volano e meccanicamente collegato con la detta corona; c a r a t ter izza t o dal fatto che il detto pignone è montato assialmente fisso rispetto al detto albero motore del motore endotermico, sempre ingranante in presa con la corona dentata, mentre la corona dentata è portata dall'albero motore con l'interposizione di un dispositivo di ruota libera montato tra la corona dentata ed il gruppo albero motore/volano; detto dispositivo di ruota libera essendo atto a rendere angolarmente solidale la corona dentata all'albero motore nel verso in cui la corona è fatta ruotare dal pignone e, simultaneamente, a lasciare la corona dentata folle rispetto all'albero motore per ogni rotazione relativa tra corona ed albero motore in verso opposto al precedente .
2. 2. Sistema di avviamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi comandati di alimentazione/eccitazione comprendono un teleruttore atto a venire disposto in un vano di alloggiamento del detto motore endotermico, ed un circuito elettrico di avviamento comprendente una batteria di alimentazione, un commutatore a chiave atto a collegare una bobina del teleruttore con la batteria di alimentazione attraverso un primo ramo di circuito, ed un secondo ramo di circuito collegante la batteria di alimentazione con il detto motore elettrico in serie a due contatti fissi e un contatto mobile del detto teleruttore, per alimentare il motore elettrico solamente quando la bobina del teleruttore è eccitata e, conseguentemente, i contatti fissi sono messi in corto circuito dal contatto mobile.
3. 3. Sistema di avviamento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto teleruttore è di tipo non stagno.
4. 4. Sistema di avviamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi di frenatura per la detta corona dentata e/o il detto pignone, montati folli rispetto al detto albero motore del motore endotermico.
5. 5. Sistema di avviamento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di frenatura sono costituiti da un disco montato folle sul detto albero motore attraverso l'interposizione di un cuscinetto di rotolamento e cooperante a strisciamento, da un lato, contro la detta corona dentata.
6. 6. Sistema di avviamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta corona dentata è disposta coassiale con il volano, radialmente sull'esterno dello stesso, ed è collegata all'albero motore, attraverso il detto dispositivo di ruota libera, mediante una flangia disposta parallela al volano.
7. 7. Sistema di avviamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto pignone è ricavato di pezzo direttamente su un alberino di uscita del detto motore elettrico.
8. 8. Sistema di avviamento per un motore endotermico, in particolare per il motore di un autoveicolo, sostanzialmente come descritto e come illustrato nelle figure del disegno annesso.