IT201600083177A1 - Punteria idraulica. - Google Patents

Description

“PUNTERIA IDRAULICA”

La presente invenzione concerne una punteria idraulica.

In particolare, la presente invenzione riguarda una punteria idraulica comprendente un ponticello per l’azionamento delle valvole.

Con l’espressione punteria idraulica si intende normalmente una punteria dotata di un dispositivo telescopico idraulico, collegato al circuito di lubrificazione del motore, in grado con la propria escursione di recuperare automaticamente il gioco esistente tra la punteria stessa e le valvole da esse azionate.

Il suddetto gioco è da considerarsi quale risultante di molteplici componenti quali ad esempio tolleranze di lavorazione, dilatazioni termiche e usura delle parti a seguito del loro normale utilizzo.

Nei sistemi di distribuzione, i quali gestiscono attraverso le valvole l’immissione e lo scarico dei fluidi in e da i cilindri del motore endotermico, è noto utilizzare stantuffi montati sui bilancieri o sul ponticello e atti a ridurre il gioco tra le valvole ed i componenti atti al loro azionamento.

Si tratta in sostanza di stantuffi integrati in organi telescopici idraulici.

Tali organi telescopici idraulici di tipo noto si presentano sotto forma di una cartuccia assemblata che comprende una camicia esterna ed uno stantuffo interno tra loro impegnati scorrevolmente.

È inoltre presente un gruppo valvolare solidale in movimento allo stantuffo. Tali soluzioni note, seppur operativamente efficaci non si sono mostrate esenti da inconvenienti.

In particolar modo nel montaggio a bordo di un ponticello, a seguito delle limitazioni dimensionali imposte da tale architettura, tali soluzioni note non consentono un’agevole installazione, richiedendo altresì un incremento dimensionale nel ponticello stesso.

Inoltre, lo scorrimento tra la camicia e lo stantuffo che deve avvenire sostanzialmente a tenuta, impone la realizzazione di un accoppiamento tra i due con tolleranze strettissime, ciò implicando elevati costi di realizzazione di tali organi

Tale inconveniente lo si incontra anche con organi telescopici del tipo non a cartuccia, laddove una superficie di scorrimento sia ricavata direttamente nel corpo del ponticello come descritto nel brevetto US 8,210,144.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire una punteria idraulica in grado di superare gli inconvenienti della tecnica nota e che sia al contempo di economica realizzazione, di pratico funzionamento e di semplice montaggio.

Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano forme di realizzazione puramente esemplificative e non limitative, in cui:

- la figura 1 illustra, in una vista schematica in elevazione laterale, con alcune parti sezionate ed altre asportate, di una preferita forma realizzativa della punteria idraulica in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 illustra, in scala ingrandita, un particolare della punteria di figura 1.

Secondo quanto illustrato nelle figure allegate, con il numero 1 di riferimento sono indicate, nel loro complesso, parti di una punteria idraulica per un motore endotermico (non illustrato), realizzata in accordo con la presente invenzione.

La punteria 1 comprende un ponticello 2 configurato per comandare lo spostamento di due valvole, non illustrate, il quale ponticello 2, è azionato in modo noto da un bilanciere, anch’esso non illustrato.

Il ponticello 2 presenta una porzione 2c centrale e due bracci 2a, 2b laterali dipartentisi bilateralmente da tale porzione 2c centrale ed atti ad impegnarsi con rispettivi steli, non illustrati, di rispettive valvole.

In dettaglio, le citate e non illustrate valvole si impegnano in rispettivi fori 3 ricavati nelle rispettive facce inferiori dei due bracci 2a, 2b del ponticello 2. Con riferimento alle figure 1 e 2, il ponticello 2 presenta, in corrispondenza della sua citata porzione 2c centrale, una cavità 4 cilindrica cieca avente una parete 4a interna, una parete 4f di fondo ed una bocca 5 superiore, La cavità 4 cilindrica presenta un asse A centrale.

La punteria 1 idraulica comprende un dispositivo 6 di recupero del gioco tra la punteria stessa e le valvole (una o più), non illustrate, da essa azionate. Come chiaramente illustrato nelle figure allegate, all’interno della citata cavità 4 passante è alloggiato il dispositivo 6 di recupero del gioco tra la punteria stessa ad una o più valvole, non illustrate, da essa azionate.

Il dispositivo 6 di recupero del gioco comprende uno stantuffo 7 impegnato scorrevolmente entro la citata cavità 4 e da essa emergente parzialmente in corrispondenza della sua bocca 5 superiore.

Lo stantuffo 7 comprende un corpo 8 centrale ed un coperchio 9 superiore. All’interno del corpo 8 principale dello stantuffo 7, in un opportuno incavo, è ricavato un volume definente un serbatoio 10 di accumulo dell’olio.

Il serbatoio 10 ha vantaggiosamente forma cilindrica.

Il serbatoio 10 è coperto dal citato coperchio 9 applicato superiormente, verso l’esterno.

Vantaggiosamente, il coperchio 9 è fissato al corpo 8 centrale mediante interposizione di un anello 9a elastico occupante almeno parzialmente due cave circonferenziali ricavate rispettivamente sul coperchio 9 e sul corpo 8 e tra loro contraffacciate.

Il coperchio 9 superiore è atto ad impegnarsi, con modalità note e non illustrate né qui ulteriormente descritte, con altri organi della punteria 1 , quali un bilanciere, ad esempio mediante un elemento di spinta del tipo cosiddetto a zampa d’elefante.

Il coperchio 9 presenta vantaggiosamente un diametro maggiore del diametro della citata bocca 5 superiore della cavità 4 cilindrica, per limitare con un impedimento di forma la corsa dello stantuffo 7 all’interno della cavità 4 cilindrica stessa.

Il dispositivo 6 di recupero del gioco comprende, supportati dal corpo 8 centrale dello stantuffo 7, mezzi 11 valvolari di ritegno per regolare un flusso di olio circolante all’interno della citata cavità 4.

Il dispositivo 6 di recupero del gioco comprende una prima molla M1 elicoidale interposta tra la parete 4f di fondo della cavità 4 cilindrica ed il corpo 8 centrale dello stantuffo 7.

La prima molla M1 è atta a contrastare il movimento dello stantuffo 7 all’interno della cavità 4 cilindrica verso la sua parete 4f di fondo.

In corrispondenza della citata parete 4f di fondo della cavità 4 cilindrica è definita, per la punteria 1 idraulica, una camera 12 di alta pressione, la quale presenta un volume variabile in funzione dello scorrimento dello stantuffo 7 all’interno della cavità 4 cilindrica.

La camera 12 è definita di alta pressione poiché in essa l’olio raggiunge valori massimi di pressione a causa dell’azione di compressione a cui è sottoposto in uso.

All’interno del corpo 8 centrale dello stantuffo 7 è inoltre ricavato un condotto 13 di collegamento configurato per porre il serbatoio 10 in comunicazione fluida con la citata camera 12 di alta pressione.

I citati mezzi 11 valvolari comprendono una sferetta 14 di trattenimento dell’olio interposta tra il serbatoio 10 di accumulo dell’olio e la camera 12 di alta pressione, tale sferetta 14 essendo atta a chiudere il condotto 13 di collegamento impedendo la circolazione dell’olio al suo interno.

La sferetta 14 è alloggiata all’interno di un rispettivo alloggiamento 15 ricavato nel corpo 8centrale dello stantuffo 7.

La punteria 1 comprende inoltre, disposta inferiormente al citato alloggiamento 15, una piastra 16 di contenimento della sferetta 14 all’interno dell’alloggiamento 15 stesso.

I mezzi 11 valvolari comprendono inoltre una seconda molla M2 interposta tra il condotto 13 di collegamento e la sferetta 14, la quale seconda molla M2 agisce sulla sferetta 14, da banda opposta rispetto alla citata piastra 16, per mantenerla normalmente discosta dal condotto 13 almeno finché la pressione dell’olio all’interno della camera 12 di alta pressione non raggiunge un valore determinato tale da vincere la forza esercitata dalla seconda molla M2 stessa.

In altri termini, la seconda molla M2 elicoidale è atta ad esplicare una propria azione elastica contro la sferetta 14, per spingere quest’ultima in allontanamento dal serbatoio 10.

La seconda molla M2 è alloggiata all’interno di una boccola 17 affacciata superiormente al serbatoio 10 di accumulo dell’olio, la quale boccola 17 definisce, con un proprio foro centrale, il citato condotto 13 di collegamento. In dettaglio, con riferimento alla figura 2, la sferetta 14 è atta ad ostruire il condotto 13 impedendo il passaggio di olio dalla camera 12 di alta pressione verso il serbatoio 10 di accumulo.

Secondo quanto illustrato in dettaglio nella figura 2, lo stantuffo 7 presenta una porzione 7a inferiore di ingombro diametrale minore rispetto alla restante porzione superiore che si impegna scorrevolmente sulla parete 4a cilindrica interna della cavità 4.

In corrispondenza della sua citata porzione 7a inferiore, lo stantuffo 7 supporta un organo 18 anulare di tenuta montato ad esso esternamente ed atto a garantire la tenuta dinamica tra lo stantuffo 7 e la parete 4a interna della cavità 4 durante lo scorrimento dello stantuffo 7 lungo la cavità 4 stessa.

Secondo quanto illustrato in figura 2, la piastra 16 di contenimento è vantaggiosamente conformata a tazza e presenta un bordo 19 circonferenziale configurato per accostarsi inferiormente al citato organo 18 anulare di tenuta con una propria faccia 19a superiore.

Sempre con riferimento alla figura 2, la citata prima molla M1 presenta una propria estremità superiore, costituita in sostanza da una prima spira, posta a contrasto con una faccia 19b inferiore del bordo 19 circonferenziale. In uso, la variabilità del volume della camera 12 di alta pressione, conseguente allo scorrimento dello stantuffo 7 lungo la cavità 4 secondo la direzione dell’asse A, consente vantaggiosamente, di recuperare qualsiasi gioco esistente tra la punteria 1 e le valvole, non illustrate, del motore endotermico.

Come detto, tra il serbatoio 10 di accumulo dell’olio e la camera 12 di alta pressione è ricavato un condotto 13 di collegamento, configurato appunto per porre gli stessi tra loro in comunicazione fluida.

La citata sferetta 14 è disposta lungo il citato condotto 13 di collegamento ed è atta ad ostruirlo, sotto determinate condizioni operative, quando cioè la pressione dell’olio nella camera 12 diviene tale da superare l’azione elastica di contrasto esercitata sulla sferetta 14 stessa dalla seconda molla M2 elicoidale.

In altre parole, la sferetta 14 è atta a chiudere il condotto 13 di collegamento quando la pressione nella camera 12 di alta pressione risulta superiore a quella sussistente nel serbatoio 10, la seconda molla M2 elicoidale svolgendo essenzialmente la funzione di mantenere la sfera 14 in una posizione tale da non ostruire il canale 13 quando la pressione nel serbatoio 10 è maggiore o uguale alla pressione nella cavità 12 di alta pressione. La molla M2 è configurata in modo tale da ritardare la chiusura dei mezzi 11 valvolari di ritegno, per permettere allo stantuffo 7 di muoversi lungo la cavità 4 per compensare eventuali usure e dilatazioni termiche.

Durante il normale funzionamento del motore endotermico in cui la punteria 1 è integrata, è alimentato olio all’interno della camera 12 di alta pressione; a seguito di tale afflusso d’olio, la camera 12 aumenta il proprio volume e lo stantuffo 7 è quindi spinto ad allontanarsi dalla parete 4f di fondo della cavità 4, in ciò agevolato anche dall’azione elastica della prima molla M1 , fino ad annullare gli eventuali giochi esistenti tra il ponticello 2 e gli altri organi del motore endotermico con cui il ponticello 2 stesso si trova a cooperare.

Annullati tali giochi, l’azione di spinta esercitata dagli altri organi, non illustrati, della punteria 1 sul coperchio 9 determinano una contestuale spinta verso il basso sullo stantuffo 7 il quale, se non fosse per la chiusura del condotto 13 da parte della sferetta 14, potrebbe portare ad un abbassamento dello stantuffo stesso. Invece, grazie appunto alla chiusura del condotto 13 di collegamento (dovuta essenzialmente all’azione di trascinamento per attrito fluido operata sulla sferetta 14 dall’olio presente nell’alloggiamento 15), la pressione dell’olio all’interno della camera 12 cresce rapidamente fino a determinare un arresto del movimento relativo tra stantuffo 7 e ponticello 2, con l’effetto di trasmettere la spinta alle sottostanti valvole.

L’invenzione sopra descritta raggiunge gli scopi prefissi e consegue importanti vantaggi.

Un primo vantaggio connesso dalla punteria 1 secondo l’invenzione è dato dal fatto che lo stantuffo 7 è scorrevole direttamente sulla cavità 4 passante ricavata sul ponticello, senza richiedere la presenza di alcuna camicia di contenimento come nelle soluzioni note.

Tale circostanza, l’utilizzo cioè della parete 4a interna della cavità 4 quale superficie di scorrimento dello stantuffo 7, è permessa dall’adozione dell’organo 18 anulare di tenuta dinamica, grazie al quale tale scorrimento è appunto a tenuta.

Inoltre, grazie alla presenza dell’organo 18 anulare di tenuta, non è neppure richiesta una tolleranza di lavorazione particolarmente accurata (e di costosa realizzazione) per la parete 4a interna della cavità 4, in quanto l’organo 18 stesso può compensare eventuali imprecisioni nell’accoppiamento con lo stantuffo 7.

La realizzazione della cavità 4 passante è quindi particolarmente economica, essendo effettuata mediante foratura nel pieno della porzione 2c centrale del ponticello 2 e non richiede, come detto, neppure una tolleranza di lavorazione particolarmente accurata, ciò traducendosi in lavorazioni più economiche di quelle che sarebbero richieste in assenza dell’organo 18 anulare di tenuta.

A questo proposito, la circostanza appena descritta costituisce un notevole vantaggio anche in virtù delle problematiche notoriamente diffuse nel settore. L’estrema precisione richiesta negli accoppiamenti ha infatti costretto i costruttori dei dispositivi noti a ricorrere al cosiddetto “select fit”, procedura che consiste nel misurare prima deN’assemblaggio tutti i componenti prodotti, suddividere gli stessi in classi di tolleranze (cioè gruppi con misure micrometriche simili), dopodiché procedere aN’assemblaggio dei componenti selezionati tra le classi di tolleranza compatibili,

Tale articolata procedura è superata vantaggiosamente dalla solzuzione secondo l’invenzione.

Ulteriore vantaggio connesso alla presente invenzione è dato dalla limitazione del numero di componenti della punteria: scorrendo lo stantuffo 7 direttamente sulla parete 4a interna della cavità 4, non è infatti richiesta alcuna camicia aggiuntiva.

L’assenza di tale camicia si risolve in un ulteriore vantaggio: una maggiore estensione superficiale della camera 12 di alta pressione la quale si può infatti estendere diametralmente fino alla parete 4a interna della cavità 4. Una maggiore superficie della camera 12 di alta pressione implica pressioni minori sui componenti a parità di forza.

In altre parole, essendo maggiore la superficie della camera 12 di alta pressione, la forza trasmessa dal bilanciere 2 alle valvole comporterà minore pressione all’interno della camera 12 stessa.

Conseguenza diretta di tale circostanza è un minore stress sui componenti stessi quali ad esempio i mezzi 11 valvolari o lo stesso organo 18 anulare di tenuta il quale sarà anche sottoposto ad una minore usura.

Da altro punto di vista, la circostanza appena descritta consente inoltre a parità di superficie della camera di alta pressione, di avere un ingombro complessivo minore di quello che presenterebbe un organo telescopico idraulico noto del tipo a cartuccia assemblata (in virtù della presenza appunto della camicia esterna allo stantuffo). Tale minore ingombro si traduce in una dimensione inferiore richiesta al ponticello sul quale il dispositivo di recupero del gioco è installato, con conseguente diminuzione del peso e del costo del ponticello stesso, il quale inoltre può essere più facilmente integrato in un sistema già esistente.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Punteria idraulica di un motore endotermico, comprendente: - un ponticello (2) configurato per comandare lo spostamento di due valvole e presentante una porzione (2c) centrale e due bracci (2a, 2b) laterali atti ad impegnarsi con rispettivi steli di rispettive valvole, detto ponticello (2) presentando in corrispondenza di detta porzione (2c) centrale, una cavità (4) cilindrica cieca avente una parete (4a) interna, una parete (4f) di fondo ed una bocca (6) superiore; - uno stantuffo (7) impegnato scorrevolmente entro detta cavità (4) e da essa emergente almeno parzialmente in corrispondenza di detta sua bocca (6) superiore, detto stantuffo (7) essendo configurato per impegnarsi superiormente con un rispettivo elemento di spinta della punteria; - una prima molla (M1) interposta tra detto stantuffo (7) e detta parete (4f) di fondo della cavità (4) cilindrica ed atta a contrastare il movimento di detto stantuffo (7) all’interno di detta cavità (4) cilindrica verso detta sua parete (4f) di fondo; - mezzi (11) valvolari di ritegno atti a regolare un flusso di olio circolante all’interno di detta cavità (4); - un organo (18) anulare di tenuta solidale a detto stantuffo (7) ed atto a garantire la tenuta dinamica tra lo stantuffo (7) e detta parete (4a) interna di detta cavità (4) durante lo scorrimento di detto stantuffo (7).
2. 2. Punteria idraulica secondo la rivendicazione 1 , in cui in corrispondenza di detta parete (4f) di fondo di detta cavità (4) cilindrica è definita una camera (12) di alta pressione, detta camera (12) presentando volume variabile in funzione dello scorrimento di detto stantuffo (7), caratterizzata dal fatto di comprendere un serbatoio (10) di accumulo dell’olio ricavato in detto stantuffo (7) ed un condotto (13) di collegamento configurato per porre detto serbatoio (10) in comunicazione fluida con detta camera (12) di alta pressione.
3. 3. Punteria idraulica secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto mezzi (10) valvolari comprendono una sferetta (14) di trattenimento interposta tra detto serbatoio (10) di accumulo e detta camera (12) di alta pressione, detta sferetta (14) essendo atta a chiudere detto condotto (13) di collegamento.
4. 4. Punteria idraulica secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (11) valvolari comprendono una seconda molla (M2) interposta tra detto condotto (13) di collegamento e detta sferetta (14), agente su detta sferetta (14) per mantenerla discosta da detto condotto (13) almeno finché la pressione dell’olio all’interno di detta camera (12) di alta pressione non raggiunge un valore determinato tale da vincere la forza esercitata dalla seconda molla (M2) stessa.
5. 5. Punteria idraulica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 e 4, in cui detta sferetta (14) è alloggiata all’interno di un rispettivo alloggiamento (15) ricavato in detto stantuffo (7), caratterizzata dal fatto di comprendere inferiormente una piastra (16) di contenimento di detta sferetta (14).
6. 6. Punteria idraulica secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta piastra (16) di contenimento è conformata a tazza e presenta un bordo (19) circonferenziale configurato per accostarsi a detto organo (18) anulare di tenuta con una propria faccia (19a) superiore.
7. 7. Punteria idraulica secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta prima molla (M1 ) presenta una propria estremità superiore posta a contrasto con una faccia (19b) inferiore di detto bordo (19) circonferenziale.
8. 8. Punteria idraulica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzata dal fatto che detto stantuffo (7) comprende un coperchio (9) di detto serbatoio (10), configurato per impegnarsi superiormente con un rispettivo elemento di spinta della punteria.
9. 9. Punteria idraulica secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detto coperchio (9) presenta un diametro maggiore del diametro di detta bocca (7) superiore di detta cavità (4) cilindrica, per limitare la corsa di detto stantuffo (7) all’interno della cavità (4) cilindrica stessa.
10. 10. Motore endotermico comprendente una pluralità di punterie idrauliche secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9.