ITTV20000018A1 - Dispositivo per l'accumulo di potenza in frenata particolarmente per veicoli di locomozione terrestri - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO PER L’ACCUMULO DI POTENZA IN FRENATA, PARTICOLARMENTE PER VEICOLI DI LOCOMOZIONE TERRESTRI”

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha per oggetto un dispositivo atto all’accumulo di potenza durante la frenata, particolarmente adatto ad essere installato su veicoli di locomozione terrestri, quali ad esempio autovetture, autobus, autotreni e treni.

Oggigiorno un veicolo, ad esempio una automobile, durante un percorso misto, come può essere quello cittadino, compie numerose frenate ed accelerate.

Tali variazioni di velocità sono la causa predominante del consumo di carburante, in quanto per muoversi a velocità costante è sufficiente che il motore fornisca la potenza necessaria a superare le forze di attrito interne ed esterne al veicolo (principalmente insite nel sistema di trasmissione, dovute all’attrito con Paria e tra pneumatici e asfalto).

Se si considerano invece mezzi di locomozione quali treni per la ferrovia o la metropolitana, è facile osservare come essi compiano numerose fermate nelle rispettive stazioni, fermate nelle quali l’ingente energia spesa per portare ad alta velocità la massa del veicolo viene dissipata nella frenata, con inconvenienti nel tempo anche dal punto di vista dell’usura dell’impianto frenante.

Uno dei principali svantaggi di tali veicoli di tipo noto consiste dunque nel fatto di dissipare durante la frenata tutta l’energia cinetica acquisita nella fase di accelerazione.

Di conseguenza, il consumo di carburante o energia elettrica di un veicolo tradizionale durante la sua corsa aumenta notevolmente al crescere del numero di accelerazioni e decelerazioni, comportando l’inconveniente aggiuntivo di presentare, qualora si usi combustibile, un elevato inquinamento atmosferico, dovuto all’aumento dei gas di scarico.

Un altro inconveniente che i veicoli più pesanti, come autocarri, autotreni e treni, presentano riguarda il fatto di avere a bassa velocità, ad esempio in partenza, una coppia motrice molto bassa, di poco superiore a quella resistente, dovuta principalmente all’inerzia del veicolo, questo comportando ancora un elevato consumo di carburante.

Compito principale di quanto forma oggetto del presente trovato è quindi quello di risolvere i problemi tecnici evidenziati, eliminando gli inconvenienti di cui alla tecnica nota citata e quindi escogitando un dispositivo il quale consenta di accumulare in frenata parte della energia cinetica del veicolo, potendo successivamente erogarla come nuova forza propulsiva, per l’avanzamento del veicolo stesso.

Nell’ ambito del compito sopra esposto, un altro importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che permetta di ottenere una riduzione dei consumi di carburante, e quindi di ottenere un risparmio economico nell’utilizzo del veicolo.

Ancora un importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che diminuisca, anche indirettamente, remissione di gas di scarico, riducendo così l’inquinamento atmosferico di un veicolo.

Un ulteriore importante scopo è quello di realizzare un dispositivo in grado di erogare una forza propulsiva aggiuntiva proprio nei momenti di maggiore necessità, come, soprattutto nel caso di veicoli pesanti, durante le partenze.

Ancora un altro scopo è quello di realizzare un dispositivo che contribuisca a diminuire l’usura del sistema frenante del veicolo.

Un altro importante scopo è quello di realizzare un dispositivo che, attivandosi, agevoli ed incrementi la frenata del veicolo, ciò essendo tanto più importante quanto più il veicolo è pesante.

Non ultimo scopo è quello di realizzare un dispositivo che risulti strutturalmente semplice, il medesimo presentando costi realizzativi contenuti.

Il compito e gli scopi accennati, nonché altri che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo per l’accumulo di potenza in frenata, particolarmente per veicoli di locomozione terrestri, che si caratterizza per il fatto di essere costituito da un selettore, vantaggiosamente interagente con l’albero di trasmissione di detto veicolo ed attivabile mediante mezzi di selezione e comando, in modo da innestarsi o su di un dispositivo generatore di pressione per l’accumulo di potenza vantaggiosamente in un vaso espansore, o su di un dispositivo convertitore di potenza collegabile a detto albero di trasmissione per lo sfruttamento di detta pressione accumulata.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una particolare forma di realizzazione, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nella tavola di disegni allegata, in cui la fig. 1 illustra, in una vista laterale, uno schema costruttivo del dispositivo, applicato ad una autovettura.

Con riferimento alla figura precedentemente citata, si è indicato con il numero 1 un dispositivo per l’accumulo di potenza in frenata, utilizzabile in modo particolare in veicoli di locomozione terrestri, come ad esempio, in questa specifica forma realizzai iva, una autovettura.

Tale dispositivo di accumulo 1 è gestito mediante mezzi di selezione e comando, indicati con il numero 2, vantaggiosamente attivabili in base alla posizione del pedale del freno, indicato con il numero 3, e mediante l’intervento di una centralina elettronica 4, atta all’elaborazione dei segnali provenienti da detto pedale del freno 3, dall’albero dì trasmissione, indicato con il numero 5, dall’albero motore (non illustrato) o da altri dispositivi facenti parte della tradizionale meccanica nota di un autoveicolo o di detto dispositivo di accumulo 1.

Detti mezzi di selezione e comando 2 comprendono vantaggiosamente un circuito, meccanico o elettrico o idraulico 6, di interconnessione tra la zona della pedaliera, indicata con il numero 7, ed una o più parti di detto dispositivo di accumulo 1 , tra cui un organo di selezione, vantaggiosamente ma non esclusivamente costituito da un cilindro pneumatico 8, posizionato in prossimità di detto albero di trasmissione 5.

Detto cilindro pneumatico 8 è selettivamente comandato nella sua escursione da detti mezzi di selezione e comando 2, in modo da disporsi in una prima, una seconda ed una terza distinta posizione.

Ad un primo pistone, indicato con il numero 9, di detto cilindro pneumatico 8, è associato o solidale un organo meccanico 10 di collegamento ad un selettore, indicato con il numero 11, vantaggiosamente disposto coassialmente a detto albero di trasmissione 5.

Detto selettore 11 può interagente con detto albero di trasmissione 5 di detto veicolo, a seconda delle posizioni di detto primo pistone 9.

In detta prima posizione, illustrata in figura 1, il selettore 11 è disaccoppiato da detto albero di trasmissione 5, in modo da non alterare la rotazione del medesimo.

Durante le frenate, mediante detti mezzi di selezione e comando 2 viene attivato il primo pistone 9, il 'quale provvede a spingere in avanti tale selettore 1 1 , portandolo in detta seconda posizione, ed innestandolo così su di un dispositivo generatore di pressione, indicato con il numero 12.

Detto dispositivo generatore di pressione 12 è vantaggiosamente costituito, ad esempio, da una pompa rotativa o da una pompa a pistoni di tipo noto, anche essa posta coassialmente a detto albero di trasmissione 5, ma collegabile ad esso solamente mediante il posizionamento di detto selettore 11 nella seconda posizione.

Il dispositivo generatore di pressione 12 è atto a sviluppare una portata di fluido, ad esempio di olio, inviabile, attraverso un primo condotto 13, verso un vaso espansore, indicato con il numero 14, che funge da accumulatore di fluido in pressione.

Tra detto dispositivo generatore di pressione 12 e detto vaso espansore 14 è posizionata una valvola di distribuzione, indicata con il numero 15, al cui interno può vantaggiosamente scorrere un secondo pistone 16.

Detto secondo pistone 16 è vantaggiosamente comandato da detta centralina elettronica 4 attraverso il circuito 6, in modo da consentire, a selettore 11 in seconda posizione, il passaggio del fluido attraverso un suo foro passante 17, ricavato radialmente in prossimità di una prima estremità 18.

Quando la pressione del fluido in detto vaso espansore 14 raggiunge un prefissato valore di soglia, stabilito dalla calibratura di una valvola di massimo, indicata con il numero 19 e posta vantaggiosamente in serie con detta valvola di distribuzione 15, la circolazione del fluido viene opportunamente cortocircuitata verso un secondo condotto 20.

Contemporaneamente, detto secondo pistone 16 viene fatto scorrere assialmente fino a chiudere, con la sua superficie laterale, detto condotto primo 13.

Nel momento in cui detti mezzi di selezione e comando 2 inoltrano al dispositivo di accumulo 1 la richiesta di potenza, detto primo cilindro 9 arretra in terza posizione, in modo da collegare, sempre attraverso detto organo meccanico di collegamento 10, il selettore 11 ad un dispositivo convertitore di potenza, indicato con il numero 2 1 , calettato anche esso a detto albero della trasmissione 5 e collocato vantaggiosamente in posizione speculare rispetto a detto dispositivo generatore di pressione 12.

Detto dispositivo convertitore di potenza, vantaggiosamente costituito da un motore oleodinamico, ad esempio del tipo noto a pistoni (illustrato in figura 1) è alimentato da un terzo condotto, indicato con il numero 22, proveniente da detta valvola di distribuzione 15.

Quando viene richiesta potenza, detto selettore 11, posto in detta terza posizione, collega il dispositivo convertitore di potenza 21 a detto albero di trasmissione 5.

Contemporaneamente, il secondo pistone 16 di detta valvola di distribuzione 15, presentante ad una seconda estremità, indicata con il numero 23, una conformazione vantaggiosamente troncoconica, scorre gradualmente lungo il suo asse, in modo da consentire una apertura progressiva dell’ ingresso, indicato con il numero 24, di detto terzo condotto 22.

In tal modo il fluido in pressione, accumulato precedentemente in detto vaso espansore 14, può giungere a detto dispositivo convertitore di potenza 21, avviando così la rotazione dello stesso.

Tale dispositivo convertitore di potenza 21, ingranando su detto albero di trasmissione 5, scarica sul medesimo la pressione accumulata durante le precedenti frenate, aumentando così la coppia scaricata dall’albero motore su detto albero di trasmissione 5.

Il funzionamento è quindi il seguente: con riferimento alla figura 1, si può osservare come, all’attivazione del pedale del freno 3 da parte dell’utilizzatore, si abbia l’innesto del selettore 11, posto in seconda posizione, sul dispositivo generatore di pressione 12, e la contemporanea apertura della valvola di distribuzione 15.

In tal modo il fluido utilizzato nel circuito idraulico, costituito dal primo, secondo e terzo condotto 13, 20 e 22, viene compresso nel vaso espansore fino a raggiungere una pressione massima di sicurezza, stabilita dalla valvola di massimo 19.

Al raggiungimento di tale valore si può avere, come descritto, la cortocircuitazione del fluido nell’ impianto, oppure, ad esempio, Io spostamento in prima posizione, ovvero nella posizione di folle, del selettore 11.

La richiesta di potenza può avvenire in modo passivo, ad esempio con il semplice consenso del pedale dell’acceleratore, od in modo attivo, attraverso una serie di sensori posizionati sui vari organi della vettura o del dispositivo di accumulo 1 ed elaborati dalla centralina elettronica 4.

Ad essa seguirà la apertura del terzo condotto 22 da parte della valvola di distribuzione 15, ed il contemporaneo collegamento del selettore 11 sul dispositivo convertitore di potenza 21 , alimentato dal fluido in pressione.

E’ importante notare come il trovato sia tanto più utile quanto più bassa è la velocità di rotazione dell’albero motore 5: per velocità del medesimo prossime a quella di rotazione del dispositivo convertitore di potenza 21, l’utilità del trovato diviene trascurabile.

Per questo motivo detto dispositivo di accumulo 1 è vantaggiosamente utilizzabile a basso numero di giri o con velocità ridotta della vettura, potendo risultare adatto, soprattutto se installato su veicoli pesanti, ad aumentare in partenza la coppia motrice trasmessa alle ruote.

Si è così constatato come il trovato abbia raggiunto il compito e gli scopi prefissati, essendosi escogitato un dispositivo che consente di accumulare in frenata parte della energia cinetica del veicolo, potendo successivamente erogarla come nuova forza propulsiva, per l’avanzamento del veicolo stesso.

Tale dispositivo permette inoltre di ottenere una riduzione dei consumi di carburante, con un notevole risparmio economico nell’ utilizzo del veicolo.

Naturalmente il trovato è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del medesimo concetto inventivo.

Si può così utilizzare un meccanismo più semplificato di attivazione del trovato, ad esempio facendo in modo che detti mezzi di selezione e comando siano costituiti semplicemente da una derivazione del circuito idraulico dei freni, in modo che alla pressione del pedale del freno 3, la pressione del circuito freni porti automaticamente all’ attivazione del circuito.

In altro modo, osservando che le pompe ed i motori oleodinamici a pistoni di tipo noto sono reversibili, potendo essere utilizzati come pompe o come pistoni a seconda dei livelli di pressione all’ingresso ed in mandata, si può pensare di utilizzare un unico dispositivo di trasmissione del moto, facente la funzione di generatore di pressione 12 o di convertitore di potenza 21 a seconda di parametri rilevati ed elaborati dalla centralina, quali ad esempio il numero di giri dell’albero di trasmissione 5, la pressione del fluido nel vaso espansore 14, l’attivazione o meno dei pedali del freno e dell’acceleratore ed altro.

Naturalmente i materiali impiegati nonché le dimensioni costituenti i singoli componenti il ritrovato potranno essere più pertinenti a seconda delle specifiche esigenze.

Claims (22)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Dispositivo per l’ accumulo di potenza in frenata, particolarmente per veicoli di locomozione terrestri, caratterizzato dal fatto di essere costituito da un selettore, vantaggiosamente interagente con l’albero di trasmissione di detto veicolo ed attivabile mediante mezzi di selezione e comando, in modo da innestarsi o su di un dispositivo generatore di pressione per l’accumulo di potenza vantaggiosamente in un vaso espansore, o su di un dispositivo convertitore di potenza collegabile a detto albero di trasmissione per lo sfruttamento di detta pressione accumulata.
2. 2) Dispositivo come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di selezione e comando sono attivabili vantaggiosamente mediante l’intervento di una centralina elettronica atta all’elaborazione di uno o più segnali provenienti dal pedale del freno ed eventualmente da altri opportuni dispositivi meccanici o idraulici facenti parte di detto dispositivo di accumulo o della tradizionale meccanica nota di detto veicolo.
3. 3) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che detti dispositivi meccanici o idraulici sono vantaggiosamente costituiti da detti albero di trasmissione, vaso espansore, di un albero motore, circuito dell’impianto frenante, pedale dell’acceleratore ed eventualmente da uno o più interruttori manuali, attivabili direttamente dall’ utilizzatore, preferibilmente disposti in corrispondenza della plancia di detto veicolo.
4. 4) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 3 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di selezione e comando comprendono vantaggiosamente un circuito, meccanico o elettrico o idraulico, per il controllo di una o più parti di detto dispositivo di accumulo, tra cui un organo di selezione, vantaggiosamente ma non esclusivamente costituito da un cilindro pneumatico, ed una valvola di distribuzione.
5. 5) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 4 caratterizzato dal fatto che detto cilindro pneumatico, vantaggiosamente posizionato in prossimità di detto albero di trasmissione, è selettivamente comandato nella sua escursione da detti mezzi di selezione e comando, in modo da disporsi in una prima, una seconda ed una terza distinta posizione.
6. 6) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 5 caratterizzato dal fatto che detto cilindro pneumatico comprende un primo pistone, vantaggiosamente disposto parallelamente a detto albero di trasmissione, al quale è associato o solidale un organo meccanico di collegamento ad un selettore, vantaggiosamente disposto coassialmente a detto albero di trasmissione.
7. 7) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 6 caratterizzato dal fatto che detto selettore, presentante vantaggiosamente una superficie laterale conformata secondo due tronchi di cono uniti in corrispondenza della base maggiore, può interagire con detto albero di trasmissione in funzione di dette prima, seconda e terza posizione di detto primo pistone.
8. 8) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 7 caratterizzato dal fatto che detto selettore, con detto primo pistone posto in prima posizione, è vantaggiosamente disaccoppiato da detto albero di trasmissione, in modo da non alterare la rotazione del medesimo.
9. 9) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 8 caratterizzato dal fatto di presentare, vantaggiosamente in frenata, l’attivazione mediante detti mezzi di selezione e comando di detto primo pistone, il medesimo portando detto selettore in detta seconda posizione, ed innestandolo in tal modo su detto dispositivo generatore di pressione.
10. 10) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 9 caratterizzato dal fatto che detto dispositivo generatore di pressione è vantaggiosamente costituito da una pompa rotativa o da una pompa a pistoni di tipo noto, opportunamente posta coassialmente a detto albero di trasmissione e collegabile ad esso solamente mediante il posizionamento di detto selettore in detta seconda posizione.
11. 11) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 10 caratterizzato dal fatto che detto dispositivo generatore di pressione, messo in rotazione dal collegamento con detto albero di trasmissione, è atto a sviluppare una portata di fluido vantaggiosamente inviabile, attraverso un primo condotto, verso un vaso espansore che funge da accumulatore di fluido in pressione.
12. 12) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 11 caratterizzato dal fatto di presentare, vantaggiosamente tra detto dispositivo generatore di pressione e detto vaso espansore, una valvola di distribuzione, opportunamente comandata da detta centralina elettronica, per la regolazione dei flussi di detto fluido in detto primo condotto.
13. 13) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 12 caratterizzato dal fatto che detta valvola di distribuzione vantaggiosamente presenta internamente un secondo pistone, atto a consentire, con detto selettore in seconda posizione, il passaggio del fluido attraverso un suo foro passante, ricavato radialmente in prossimità di una prima estremità.
14. 14) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 13 caratterizzato dal fatto di presentare una valvola di massimo, posta vantaggiosamente in serie con detta valvola di distribuzione, vantaggiosamente atta, oltre un certo valore limite di pressione del fluido, alla cortocircuitazione dello stesso in un secondo condotto.
15. 15) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 14 caratterizzato dal fatto che, in contemporanea con la cortocircuitazione del fluido, detto secondo pistone viene fatto scorrere assialmente fino a chiudere, con la sua superficie laterale, detto primo condotto.
16. 16) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 15 caratterizzato dal fatto di presentare, all’atto della richiesta di potenza da parte di detti mezzi di selezione e comando, F arretramento di detto primo cilindro in detta terza posizione, in modo da collegare detto selettore ad un dispositivo convertitore di potenza, calettato anche esso a detto albero della trasmissione e vantaggiosamente collocato in posizione speculare rispetto a detto dispositivo generatore di pressione.
17. 17) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 16 caratterizzato dal fatto che detto dispositivo convertitore di potenza, vantaggiosamente costituito da un motore oleodinamico, è alimentato da detto fluido in pressione mediante parte di detto primo condotto, da detto vaso espansore a detta valvola di distribuzione, e successivamente attraverso un terzo condotto proveniente da detta valvola di distribuzione.
18. 18) Dispositivo come alle rivendicazioni 1 e 17 caratterizzato dal fatto che detto secondo pistone di detta valvola di distribuzione presenta, ad una seconda estremità, una conformazione vantaggiosamente troncoconica, in modo da consentire, a dispositivo convertitore di potenza attivato, e scorrendo gradualmente lungo il suo asse, una apertura progressiva deiringresso di detto terzo condotto.
19. 19) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di selezione e comando sono costituiti da una derivazione del circuito idraulico dei freni, in modo che alla pressione del pedale del freno da parte dell’ utilizzatore, la pressione del circuito freni porti automaticamente all’attivazione di detto circuito meccanico, idraulico o elettrico.
20. 20) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di presentare un unico dispositivo rotante per la trasmissione del moto, utilizzabile sia come generatore di pressione che come convertitore di potenza a seconda di parametri rilevati ed elaborati da detta centralina.
21. 21) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto unico dispositivo rotante per la trasmissione del moto è costituito da una pompa oleodinamica a pistoni di tipo noto, reversibile in modo da poter essere utilizzata come pompa o come motore a seconda dei livelli di pressione all’ingresso ed alla mandata.
22. 22) Dispositivo come ad una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di selezione e comando sono attivabili vantaggiosamente mediante uno o più opportuni attuatorì, attivabili dall’utente, quali pulsanti, leve, interruttori o manopole.