IT201800002407U1 - Valvola di scarico per sospensione pneumatica di cabine di autocarri - Google Patents

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Stefano Cazzanti
Matteo Gosi
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/02Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means
    • B60G17/04Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means fluid spring characteristics
    • B60G17/056Regulating distributors or valves for hydropneumatic systems

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Description

DESCRIZIONE
Del modello di utilità dal titolo:
VALVOLA DI SCARICO PER SOSPENSIONE PNEUMATICA DI CABINE DI AUTOCARRI
DESCRIZIONE
Campo tecnico di applicazione
Il presente trovato si rivolge al settore meccanico/automotive e riguarda nel dettaglio una valvola di scarico per sospensioni pneumatiche di cabine di autocarri particolarmente adatta all’uso su autocarri leggeri o pesanti, motrici di autotreni, autoarticolati, TIR, camion o trucks, trattori, camper, ecc …
Tecnica preesistente
La sospensione pneumatica di una cabina di un autocarro è un insieme di componenti elastici mediante i quali il telaio del veicolo è collegato alla cabina ed è in grado di assorbire ed ammortizzare gli urti provocati dalle imperfezioni del terreno e di garantire come conseguenza stabilità e comfort agli occupanti.
Se tutta la massa del veicolo fosse infatti rigidamente collegata alla cabina, tutti i movimenti delle ruote e del telaio verrebbero trasmessi direttamente alla cabina di guida, innescando pericolosi sobbalzi per il conducente con conseguenti disagi e, nel peggiore dei casi, perdita di controllo del mezzo.
Sospensioni particolarmente utilizzate per le cabine di autocarri sono quelle di tipo pneumatico che sfruttano la diversa comprimibilità di un gas e di un elemento elastico.
Tali sospensioni sono costituite in genere da una molla elicoidale racchiusa in una membrana flessibile a tenuta stagna definente una camera a volume variabile, all'interno della quale viene immesso, mediante una valvola di aspirazione, o rilasciata, mediante una valvola di scarico, un gas, tipicamente aria compressa proveniente da un circuito alimentato da un compressore esterno.
Le valvole di scarico di tipo noto comprendono un corpo valvola metallico provvisto di un condotto atto a mettere in comunicazione l’interno della camera della sospensione con l’ambiente esterno.
Detto condotto è provvisto di almeno un foro di ingresso e di un foro di uscita per il gas, e all’interno del corpo valvola è scorrevole assialmente il meccanismo di azionamento vero e proprio della valvola.
La cooperazione tra tale meccanismo di azionamento e il foro di uscita del condotto definisce la sezione di passaggio per il gas in uscita dalla camera della sospensione.
Nello specifico, il meccanismo di azionamento, con il suo movimento, apre o chiude il foro di uscita di detto condotto, consentendo o bloccando il passaggio di gas verso l’esterno della sospensione.
Il meccanismo di azionamento comprende sostanzialmente un pistone, comprendente una testa, uno stelo e un ago, una molla elicoidale disposta lungo lo stelo, e una guarnizione di tenuta applicata sull’ago.
In configurazione di valvola chiusa, la testa del pistone è mantenuta premuta, attraverso una flangia connessa alla cabina dell’autocarro, in modo che la porzione di ago del pistone provvista della guarnizione di tenuta permanga in arresto sul foro di uscita del corpo valvola; nel contempo la molla elicoidale risulta compressa, per effetto della spinta esercitata da un collare posto al di sotto della testa del pistone.
Con l’ago in arresto sul foro di chiusura, e il collare in battuta su uno spallamento del corpo valvola, la valvola di scarico è chiusa.
Per effetto della variazione di posizione della cabina dell’autocarro, e raggiunto un determinato valore di pressione internamente alla camera della sospensione, si rende necessaria l’apertura della valvola di scarico per consentire la fuoriuscita del gas in eccesso.
Liberata la testa del pistone dalla forza premente della cabina dell’autocarro, la molla elicoidale si distende, trascinando verso l’alto il pistone; l’intero pistone abbandona la posizione di chiusura muovendosi verticalmente, scorrendo all’interno del corpo valvola, e spostando l’ago dal foro di uscita: la valvola di scarico si apre e il gas fuoriesce all’esterno.
A seguire, il riassestamento della cabina dell’autocarro in posizione premente sulla testa del pistone ripristina la condizione di valvola di scarico chiusa, con l’ago del pistone di nuovo in posizione di arresto contro il foro di uscita e perciò di chiusura della sezione di passaggio gas nel corpo valvola.
Tali valvole di scarico presentano alcuni limiti e svantaggi, dovuti soprattutto alla loro geometria e alle loro ridotte dimensioni.
Lo svantaggio principale riguarda la difficoltà di mantenere ben allineati e perfettamente in asse al corpo valvola tutti i componenti del meccanismo di attivazione, in particolare di detto stelo nel corpo valvola, e di conseguenza di detto ago all’interno del foro di uscita del corpo valvola, con il rischio di deformazione dello stesso ago e malfunzionamento della valvola.
Al momento della richiusura della valvola e quindi dell’inserimento dell’ago del pistone nel foro di uscita del corpo valvola, a causa delle vibrazioni a cui la sospensione è sempre sottoposta, l’ago potrebbe non ricentrare perfettamente il foro e piegarsi o deformarsi, inficiando la successiva tenuta ai gas della valvola.
A tutto questo si aggiunge che la valvola deve funzionare per tutta la vita utile della sospensione, per cui deve poter resistere a milioni di cicli di lavoro.
Presentazione del trovato
L’invenzione ha come scopo quello di superare questi limiti, realizzando una valvola di scarico impiegabile nelle sospensioni pneumatiche che sia affidabile e sicura.
Ancora scopo dell’invenzione è migliorare il funzionamento della valvola stessa, rendendo più preciso anche il sistema di accoppiamento e scorrimento dei suoi componenti.
Gli scopi sono raggiunti con una valvola di scarico per una sospensione pneumatica di cabine di autocarri, ove detta sospensione comprende una camera a volume variabile contenente un gas, ed ove detta valvola di scarico è atta a consentire l’uscita di gas da detta camera verso l’esterno e comprende:
- un corpo valvola provvisto di un condotto comprendente almeno un foro di ingresso di gas da detta camera in detta valvola e un foro di uscita per detto gas da detta valvola verso l’esterno;
- un meccanismo di azionamento di detta valvola, comprendente un pistone e una molla, ove detto pistone comprende una testa, uno stelo e un ago, ed è disposto all’interno di detto corpo valvola in modo che, spostandosi verticalmente, detto ago apra o chiuda detto foro di uscita;
- una boccola di forma anulare, disposta ad una estremità di detto condotto, atta a guidare detta testa di detto pistone durante il suo spostamento verticale all’interno di detto corpo valvola,
caratterizzata dal fatto che comprende ulteriormente un anello centratore, provvisto di una superficie interna, una superficie esterna, un piano superiore e un piano inferiore, disposto all’interno di detto condotto tra detto almeno un foro di ingresso e detto foro di uscita per detto gas, atto a guidare detto ago di detto pistone durante il suo spostamento verticale all’interno di detto corpo valvola, ove la superficie interna di detto anello centratore è conformata per definire una sezione di passaggio del gas.
Secondo un primo aspetto del trovato, la superficie interna di detto anello centratore comprende almeno un solco longitudinale.
In una variante preferita, detto almeno un solco longitudinale ha sezione trasversale sostanzialmente semicircolare.
Vantaggiosamente, la superficie interna di detto anello centratore comprende due solchi longitudinali.
Secondo un ulteriore aspetto del trovato, il bordo esterno del piano superiore ed il bordo esterno del piano inferiore di detto anello centratore comprendono rispettivamente un primo e un secondo smusso.
In particolare, detta boccola e detto anello centratore sono realizzati in materiale plastico auto-lubrificato, termicamente stabile e insensibile alle variazioni di umidità.
Ulteriormente, detta valvola di scarico comprende mezzi elastici di tenuta ai gas interposti tra detto ago di detto pistone e detto foro di uscita di detto corpo valvola.
Il vantaggio principale della valvola di scarico secondo il trovato è evidente: la presenza dell’anello centratore migliora lo scorrimento verticale del pistone, che viene mantenuto perfettamente in asse al condotto, migliorando la generale funzionalità della valvola ed eliminando il rischio di deformazioni dei componenti.
In particolare, l’anello centratore posto all’interno del corpo valvola assicura un punto di centraggio per l’ago del pistone durante il suo movimento verticale ed il suo approssimarsi al foro di uscita della valvola.
L’almeno un solco longitudinale ricavato sulla superficie interna dell’anello centratore consente il passaggio del gas.
Ancor più vantaggiosamente, modificando la sezione trasversale di detto almeno un solco, è possibile modificare la sezione di passaggio del gas in base alle necessità, alle condizioni di carico, alla specifica applicazione e alle richieste del committente, senza complicare l’intero processo produttivo della valvola.
Detto primo e detto secondo smusso dell’anello centratore agevolano il suo inserimento all’interno del copro valvola e quindi l’intera operazione di assemblaggio della valvola. Il doppio smusso evita la necessita di orientamento preliminare dell’anello.
Breve descrizione dei disegni
Questi ed altri vantaggi saranno maggiormente evidenti nel seguito, in cui viene descritta una modalità preferita di realizzazione dell’invenzione, a titolo esemplificativo e non limitativo, e con l’aiuto delle figure dove:
le Figg. 1-2 rappresentano, in sezione longitudinale lungo uno stesso piano, una valvola di scarico per sospensioni pneumatiche secondo il trovato, rispettivamente in fase di apertura e in fase di chiusura;
la Figura 3 rappresenta, in sezione longitudinale lungo un piano ortogonale al piano di sezione di Figure 1 e 2, una valvola di scarico per sospensioni pneumatiche secondo il trovato, in fase di chiusura; le Figure 4-6 rappresentano, rispettivamente in vista assonometrica, in sezione longitudinale e in vista piana dall’alto, un componente della valvola secondo una variante preferita del trovato. Descrizione dettagliata di modi di attuazione preferiti del trovato Con riferimento alle Figure è mostrata una valvola di scarico 1 impiegabile in una sospensione pneumatica applicabile alle cabine di autocarri, in particolare veicoli pesanti quali camion o trucks.
In generale, tale tipo di sospensione pneumatica è atta a collegare un primo e un secondo elemento meccanico con possibilità di reciproco spostamento, come ad esempio il telaio del veicolo e la sua cabina.
Detta sospensione comprende sostanzialmente:
- una camera a volume variabile contenente un gas, delimitata da pareti flessibili, come ad esempio una membrana in gomma;
- mezzi elastici disposti tra detti primo e secondo elemento meccanico, ad esempio una molla elicoidale;
- una valvola di aspirazione per controllare l’ingresso di gas in detta camera, collegata ad un circuito di aria compressa fornita da un compressore esterno;
- una valvola di scarico 1 per controllare l’uscita di gas da detta camera.
Come illustrato nelle Figure 1-3, detta valvola di scarico 1 comprende un corpo valvola 2 rigido, ad esempio in materiale metallico, provvisto di un condotto 3 che lo attraversa longitudinalmente e che permette il passaggio del gas.
Detto corpo valvola 2 comprende due fori di ingresso 4 per il gas da detta camera di sospensione in detta valvola di scarico 1, e un foro di uscita 5 per detto gas verso l’ambiente esterno.
Nella variante illustrata, detti fori di ingresso 4 e detto foro di uscita 5 hanno sezione circolare. In particolare, detti fori di ingresso 4 sono provvisti lungo la superficie laterale del corpo valvola 2 in posizione diametralmente opposta, mentre detto foro di uscita 5 è provvisto ad un’estremità del corpo valvola 2 in corrispondenza del suo asse longitudinale.
Entro detto condotto 3 è scorrevole un meccanismo di azionamento vero e proprio della valvola di scarico 1.
Detto meccanismo di azionamento è composto da un pistone 8 e da una molla 9 ad esso associata, ed il movimento di detto pistone 8 provoca la chiusura e l’apertura di detto foro di scarico 5 e di conseguenza di detta valvola di scarico 1.
Vantaggiosamente, nella variante della soluzione proposta, detto pistone 8 può essere nichelato per facilitare il suo scorrimento all’interno del condotto 3 del corpo valvola 2.
Detto pistone 8 è composto da una testa 10, da uno stelo 11 e da un ago 12. Lungo detto stelo 11 è provvisto un collare 13 di appoggio per detta molla 9.
Detto ago 12 coopera con il foro di uscita 5 di detto corpo valvola 2 per aprire o chiudere detta valvola di scarico 1.
Detta valvola 1 comprende poi:
- una boccola 6 di forma anulare, disposta ad una estremità di detto condotto 3, atta a guidare detta testa 10 di detto pistone 8 durante il suo spostamento verticale all’interno di detto corpo valvola 2 ed a costituire un piano d’arresto per detto collare 13;
- un anello centratore 7, disposto all’interno di detto condotto 3 in prossimità di detto foro di uscita 5, in particolare tra detti fori di ingresso 4 e detto foro di uscita 5, atto a guidare detto ago 12 di detto pistone 8 durante il suo spostamento verticale all’interno di detto corpo valvola 2.
Con particolare riferimento alle Figure 4-6, detto anello centratore 7 comprende una superficie interna 7a, una superficie esterna 7b, un piano superiore 7c e un piano inferiore 7d.
In generale detta superficie interna 7a risulta conformata per permettere il passaggio dell’aria tra essa e lo stelo 11 del pistone 8. Nel dettaglio, detto anello centratore 7 comprende, lungo la superficie interna 7a, due solchi longitudinali 17, diametralmente opposti tra loro, aventi sezione trasversale costante.
Lo spazio libero compreso tra lo stelo 11 di detto pistone 8 e detti solchi longitudinali 17 costituisce la sezione di passaggio per il gas in uscita dalla valvola 1, quando la valvola è in configurazione di apertura.
Nella variante illustrata, detti solchi longitudinali 17 hanno sezione trasversale sostanzialmente semicircolare, alternativamente potrebbero avere altre sezioni, ad esempio triangolare, o essere realizzati mediante spianamenti.
In possibili varianti della valvola 1, l’anello centratore 7 può comprendere uno solo o anche una pluralità di solchi 17 e, progettando opportunamente la loro sezione e la loro distribuzione lungo la superficie interna dell’anello centratore stesso, è possibile modificare la sezione di passaggio del gas in funzione delle diverse possibili applicazioni della valvola.
Come particolarmente evidente dalla vista assonometrica di Figura 4 e alla sezione di Figura 5, il bordo esterno del piano superiore 7c ed il bordo esterno del piano inferiore 7d di detto anello centratore 7 comprendono rispettivamente un primo 27 e un secondo 37 smusso. Detti smussi 27, 37 agevolano la fase di montaggio della valvola 1, in particolare la fase di inserimento dell’anello centratore 7 nel condotto 3 del corpo valvola 2.
Detta boccola 6 e detto anello centratore 7 sono realizzati vantaggiosamente in un materiale differente rispetto al corpo valvola 2 e al pistone 8, per agevolare lo scorrimento di quest’ultimo ed evitare il contatto e lo strisciamento tra parti metalliche. Ad esempio, detta boccola 6 e detto anello centratore 7 sono realizzati in materiale plastico auto-lubrificato, termicamente stabile e insensibile alle variazioni di umidità per avere accoppiamenti molto più precisi senza rischio di attriti, bloccaggio e inceppamento tra le parti.
Tra detto ago 12 di detto pistone 8 e detto foro di uscita 5 di detto corpo valvola 2, internamente al condotto 3, è interposta una guarnizione 14 di tenuta all’aria, di forma anulare, funzionale nella condizione di valvola 1 chiusa illustrata nella sezione di Figura 1.
Detta guarnizione 14 è alloggiata in un apposito canale 15 ricavato su detto pistone 8, in corrispondenza di detto ago 12.
Per favorire la tenuta con detta guarnizione 14, il condotto 3 presenta una porzione di forma troncoconica di invito verso il foro di uscita 5.
Il condotto 3 presenta inoltre un primo spallamento 16 ed un secondo spallamento 18.
Detto primo spallamento 16 è atto a definire una superficie di arresto per detto collare 13, mentre detto secondo spallamento 18 è atto a fornire una superficie di arresto per detto anello centratore 7. Il funzionamento della valvola di scarico 1 secondo l’invenzione è descritto nel seguito.
Le Figure 2 e 3 illustrano la valvola 1 chiusa: la cabina del veicolo agisce sulla testa 10 del pistone 8 della valvola di scarico 1 schiacciandola, la molla 9 è compressa e l’ago 12 del pistone 8 è inserito nel foro di uscita 5 e la guarnizione 14 è premuta contro la porzione di forma troncoconica di invito verso il foro di uscita 5, provocandone la chiusura ermetica. Lo spallamento 16 arresta la corsa del pistone 8 fermando il collare 13.
Uno spostamento della cabina del veicolo alleggerisce la forza premente scaricata sulla testa 10 del pistone 8 e permette alla molla 9 di distendersi; con la distensione della molla 9 viene trascinato il pistone 8 all’interno del condotto 3 della valvola 1; lo scorrimento verticale del pistone 8 provoca l’allontanamento dell’ago 12 dal foro di uscita 5 della valvola 1.
L’apertura della valvola 1 avviene quindi grazie allo scorrimento verticale del pistone 8 nel condotto 3 del corpo valvola 2, con lo spostamento dell’ago 12 dal foro di uscita 5 (Figura 1).
L’ago 12 del pistone 8, la guarnizione 14 e lo stelo 11 del pistone 8, in cooperazione con i solchi longitudinali 17 della superficie interna 7a dell’anello centratore 7, definiscono la sezione di passaggio per il gas che consente la fuoriuscita di un flusso di gas dalla valvola 1 verso l’esterno.

Claims (7)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Valvola di scarico (1) per una sospensione pneumatica di cabine di autocarri, ove detta sospensione comprende una camera a volume variabile contenente un gas, ed ove detta valvola di scarico (1) è atta a consentire l’uscita di gas da detta camera verso l’esterno e comprende: - un corpo valvola (2) provvisto di un condotto (3) comprendente almeno un foro di ingresso (4) di gas da detta camera in detta valvola (1) e un foro di uscita (5) per detto gas da detta valvola (1) verso l’esterno; - un meccanismo di azionamento di detta valvola (1), comprendente un pistone (8) e una molla (9), ove detto pistone (8) comprende una testa (10), uno stelo (11) e un ago (12), ed è disposto all’interno di detto corpo valvola (2) in modo che, spostandosi verticalmente, detto ago (12) apra o chiuda detto foro di uscita (5); - una boccola (6) di forma anulare, disposta ad una estremità di detto condotto (3), atta a guidare detta testa (10) di detto pistone (8) durante il suo spostamento verticale all’interno di detto corpo valvola (2), caratterizzata dal fatto che comprende ulteriormente un anello centratore (7), provvisto di una superficie interna (7a), una superficie esterna (7b), un piano superiore (7c) e un piano inferiore (7d), disposto all’interno di detto condotto (3) tra detto almeno un foro di ingresso (4) e detto foro di uscita (5) per detto gas, atto a guidare detto ago (12) di detto pistone (8) durante il suo spostamento verticale all’interno di detto corpo valvola (2), ove la superficie interna (7a) di detto anello centratore (7) è conformata per definire una sezione di passaggio del gas.
  2. 2) Valvola di scarico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la superficie interna (7a) di detto anello centratore (7) comprende almeno un solco longitudinale (17).
  3. 3) Valvola di scarico (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto almeno un solco longitudinale (17) ha sezione trasversale sostanzialmente semicircolare.
  4. 4) Valvola di scarico (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che la superficie interna (7a) di detto anello centratore (7) comprende due solchi longitudinali (17).
  5. 5) Valvola di scarico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il bordo esterno del piano superiore (7c) ed il bordo esterno del piano inferiore (7d) di detto anello centratore (7) comprendono rispettivamente un primo (27) e un secondo smusso (37).
  6. 6) Valvola di scarico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta boccola (6) e detto anello centratore (7) sono realizzati in materiale plastico auto-lubrificato, termicamente stabile e insensibile alle variazioni di umidità.
  7. 7) Valvola di scarico (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende mezzi elastici (14) di tenuta ai gas interposti tra detto ago (12) di detto pistone (8) e detto foro di uscita (5) di detto corpo valvola (2).
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