IT201800010458A1

IT201800010458A1 - Accumulatore idraulico per un servocomando idraulico di un cambio servocomandato, servocomando idraulico provvisto di detto accumulatore e metodo di assemblaggio del detto accumulatore

Info

Publication number: IT201800010458A1
Application number: IT102018000010458A
Authority: IT
Inventors: Stefano Giorgini; Giovanni Lamberti; Giuseppe Medico
Original assignee: Magneti Marelli Spa
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-05-20

Description

D E S C R I Z I O N E

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“ACCUMULATORE IDRAULICO PER UN SERVOCOMANDO IDRAULICO DI UN CAMBIO SERVOCOMANDATO, SERVOCOMANDO IDRAULICO PROVVISTO DI DETTO ACCUMULATORE E METODO DI ASSEMBLAGGIO DEL DETTO ACCUMULATORE”

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un accumulatore idraulico per un servocomando idraulico di un cambio servo comandato, ad un servocomando idraulico provvisto di detto accumulatore e ad un metodo di assemblaggio del detto accumulatore.

ARTE ANTERIORE

Trovano sempre maggiore diffusione i cambi servocomandati, i quali sono strutturalmente simili ad un cambio manuale di tipo tradizionale ad eccezione del fatto che il pedale della frizione e la leva di selezione delle marce azionati dal guidatore vengono sostituiti da corrispondenti servocomandi elettrici o idraulici.

Utilizzando un cambio manuale servocomandato il guidatore deve unicamente inviare ad una centralina di controllo della trasmissione l’ordine di passare ad una marcia superiore oppure ad una marcia inferiore e la centralina di controllo della trasmissione effettua autonomamente il cambio di marcia agendo sia sul motore, sia sui servocomandi associati a frizione e cambio.

Generalmente, il servocomando del cambio è di tipo idraulico ed agisce su di un albero di comando del cambio per imprimere all’albero di comando stesso sia uno spostamento assiale (cioè lungo un asse centrale) per selezionare il rango delle marce, sia una rotazione attorno all’asse centrale per innestare e disinnestare le singole marce. Di conseguenza, il servocomando del cambio comprende un attuatore idraulico lineare accoppiato meccanicamente all’albero di comando per spostare l’albero di comando assialmente ed un attuatore idraulico rotativo accoppiato meccanicamente all’albero di comando per ruotare l’albero di comando.

Il servocomando del cambio comprende, inoltre, un serbatoio di stoccaggio contenente il fluido di comando utilizzato dagli attuatori idraulici (tipicamente olio) a pressione ambiente, un accumulatore idraulico contenente del fluido di comando in pressione, una elettropompa che pesca il fluido di comando dal serbatoio di stoccaggio ed alimenta il fluido di comando in pressione all’accumulatore idraulico, ed un numero di elettrovalvole, le quali sono atte a collegare selettivamente delle camere degli attuatori idraulici con il serbatoio di stoccaggio e con l’accumulatore idraulico.

Gli accumulatori idraulici di tipo noto comprendono un alloggiamento esterno che viene suddiviso internamente in una prima camera a volume variabile atta ad accogliere il fluido di comando e una seconda camera a volume variabile atta ad accogliere un gas pressurizzato (tipicamente N2).

La suddivisione fra la prima e la seconda camera è realizzata tipicamente mediante dei mezzi di separazione disposti all’interno dell’alloggiamento esterno, assialmente mobili all’interno dell’alloggiamento esterno stesso fra una posizione di fine corsa superiore ed una posizione di fine corsa inferiore in modo da variare i volumi rispettivamente della prima e della seconda camera definite nell’alloggiamento esterno. In particolare, i mezzi di separazione possono comprendere ad esempio un elemento a soffietto realizzato in materiale metallico, oppure una membrana flessibile di separazione oppure ancora un pistone.

In particolare, trovano sempre maggiore applicazione gli accumulatori idraulici provvisti di un alloggiamento esterno presentante la forma di un corpo a tazza e di un pistone disposto all’interno dell’alloggiamento esterno, realizzato assialmente scorrevole e mobile all’interno dell’alloggiamento esterno stesso.

Nella fase di assemblaggio dell’accumulatore idraulico la seconda camera a volume variabile viene riempita con il materiale gassoso (preferibilmente N2) in pressione attraverso una apertura passante ricavata in una parete dell’alloggiamento esterno; successivamente, senza interrompere l’alimentazione del gas in pressione la detta apertura viene chiusa.

In particolare, la detta apertura passante viene chiusa con un tappo generalmente avvitato nella stessa apertura oppure saldato. Si è verificato però che realizzare le chiusure tramite saldatura oppure avvitamento del tappo nella apertura presenta degli inconvenienti in particolare legati alla tenuta laterale della chiusura (nel caso in cui il tappo sia avvitato) e alla complessità della lavorazione (nel caso in cui il tappo sia saldato).

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è di fornire un accumulatore idraulico per un servocomando idraulico di un cambio servo comandato, il quale accumulatore idraulico sia privo degli inconvenienti dell’arte nota e nel contempo sia di facile ed economica realizzazione.

Ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire un servocomando idraulico di un cambio servo comandato, il quale servocomando idraulico consenta di superare gli svantaggi dell’arte nota e nel contempo sia di facile ed economica realizzazione.

Ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire un metodo per l’assemblaggio di un accumulatore idraulico, il quale metodo sia privo degli inconvenienti dell’arte nota e nel contempo sia di facile ed economica implementazione.

Secondo la presente invenzione vengono forniti un accumulatore idraulico per un servocomando idraulico di un cambio servo comandato, un servocomando idraulico provvisto di detto accumulatore e un metodo di assemblaggio del detto accumulatore secondo quanto rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 è uno schema funzionale elettrico ed idraulico di un servocomando idraulico di un cambio servocomandato;

- la figura 2 è una vista in sezione di un accumulatore idraulico del servocomando della figura 1 realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 3 è una vista ingrandita di un particolare della figura 2;

- la figura 4 è una vista prospettica e in elevazione laterale di un elemento di chiusura a espansione dell’accumulatore della figura 2;

- la figura 5 è una vista in sezione dell’elemento di chiusura della figura 4;

- la figura 6 è una vista in sezione di un dettaglio dell’accumulatore della figura 2;

- la figura 7 è una vista ingrandita di un particolare della figura 3.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1 con il numero 1 è indicato nel complesso un servocomando per un cambio, il quale è dotato di un albero di comando (non illustrato). Il servocomando 1 comprende un serbatoio 2 di stoccaggio contenente il fluido di comando (tipicamente olio) a pressione ambiente utilizzato da un numero di attuatori idraulici (non illustrati) accoppiati al detto albero di comando e predisposti per spostare l’albero di comando assialmente e per ruotare l’albero di comando attorno ad un asse centrale.

Il servocomando 1 comprende una unità ECU di controllo elettronica, la quale è predisposta per pilotare in retroazione gli attuatori idraulici ed imporre un moto lineare e/o rotativo all’albero di comando in funzione dei segnali relativi alla posizione assiale ed angolare dell’albero di comando che vengono trasmesse da un numero di sensori affacciati all’albero di comando stesso.

Il servocomando 1 comprende un accumulatore 3 idraulico contenente del fluido di comando in pressione ed una elettropompa 4 che pesca il fluido di comando dal serbatoio 2 di stoccaggio ed alimenta il fluido di comando in pressione all’accumulatore 3 idraulico.

Infine, il servocomando 1 comprende un numero di elettrovalvole 5 (ad esempio a 3 oppure 4 vie), le quali sono atte a collegare selettivamente i detti attuatori idraulici con il serbatoio 2 di stoccaggio e con l’accumulatore 3 idraulico.

In particolare, gli attuatori idraulici sono provvisti di una camera (non illustrata) a cui è associata una rispettiva elettrovalvola 5. Ciascuna elettrovalvola 5 è predisposta per assolvere selettivamente ad un numero di funzioni. In particolare, la detta elettrovalvola 5 è realizzata per mantenere la rispettiva camera isolata allo scopo di mantenere costante il fluido di comando presente all’interno della camera stessa; è realizzata per collegare la camera al serbatoio 2 di stoccaggio per scaricare il fluido di comando presente all’interno della camera; infine è realizzata per collegare la camera all’accumulatore 3 idraulico per alimentare del fluido di comando all’interno della camera.

Per garantire un corretto funzionamento degli attuatori idraulici, cioè per garantire che gli attuatori idraulici forniscano le loro prestazioni nominali, è necessario che il valore della pressione del fluido di comando all’interno dell’accumulatore 3 idraulico sia sempre compreso tra un valore minimo ed un valore massimo. Di conseguenza, l’unità ECU di controllo elettronica è predisposta per attivare l’elettropompa 4 quando il valore della pressione del fluido di comando all’interno del serbatoio 2 di stoccaggio è inferiore al valore minimo e per disattivare l’elettropompa 4 quando il valore della pressione del fluido di comando all’interno del serbatoio 2 è superiore al valore massimo.

L’unità ECU di controllo elettronica è collegata ad un sensore 6 di pressione, atto a rilevare il valore della pressione del fluido di comando all’interno dell’accumulatore 3 idraulico

Nelle figure 2 e 3, è illustrato l’accumulatore 3 idraulico provvisto di un alloggiamento 7 esterno realizzato in materiale metallico e presentante la forma di un corpo a tazza a simmetria cilindrica attorno ad un asse X. Secondo quanto meglio illustrato nella figura 3, l’alloggiamento 7 esterno comprende una parete 8 superiore provvista di un innesto 9 con un profilo poligonale incassato destinato a consentire l’accoppiamento dell’accumulatore 3 con il servocomando 1.

L’innesto 9 è coassiale all’asse X ed è definito da una superficie 10 di fondo, oltre che dalla superficie 9* laterale poligonale.

Inoltre, l’alloggiamento 7 esterno comprende una parete 11 laterale cilindrica coassiale all’asse X.

In uso, all’interno dell’alloggiamento 7 esterno è disposto un pistone 12 il quale è realizzato in materiale metallico, è assialmente scorrevole lungo l’asse X e mobile all’interno dell’alloggiamento 7 esterno. Il pistone 12 definisce all’interno dell’alloggiamento 7 esterno una camera C1 a volume variabile che, in una fase preliminare di assemblaggio dell’accumulatore 3 idraulico, viene riempita con un materiale gassoso (preferibilmente N2). Il pistone 12 definisce inoltre una ulteriore camera a volume variabile che è predisposta per essere riempita con il fluido di comando, in cui le due dette camere C1 sono separate mediante il pistone 12.

Il pistone 12 presenta è definito da un corpo a simmetria cilindrica, coassiale all’asse X e comprendente una parete 13 di base ed una parete 14 laterale cilindrica.

La parete 14 laterale cilindrica è provvista di una superficie 15 esterna cilindrica coassiale all’asse X, il cui diametro approssima per difetto il diametro di una superficie 16 interna cilindrica coassiale all’asse X dell’alloggiamento 7 esterno.

Sulla detta superficie 15 esterna del pistone sono ricavate un numero di sedi atte ad accogliere una pluralità di elementi 18 di guarnizione di forma anulare, coassiali all’asse X, realizzati in materiale plastico e predisposti per consentire di migliorare lo scorrimento del pistone 12 all’interno dell’alloggiamento 7 esterno e per evitare trafilamenti del fluido di comando.

Come anticipato, il pistone 12 è realizzato assialmente scorrevole lungo l’asse X e mobile all’interno dell’alloggiamento 7 esterno fra una posizione superiore di fine corsa determinata dalla parete 8 superiore dell’alloggiamento 7 esterno ed una posizione inferiore di fine corsa.

La posizione inferiore di fine corsa è definita dalla presenza di mezzi 21 di fine corsa. I mezzi 21 di fine corsa comprendono a loro volta un elemento 22 di arresto (meglio noto come circlip o C-clip) presentante una forma sostanzialmente anulare, coassiale all’asse X e realizzato preferibilmente in acciaio elastico. L’elemento 22 di arresto è disposto in uso all’interno di una sede apposita ricavata nella superficie 16 interna cilindrica dell’alloggiamento 7 esterno. L’elemento 22 di arresto si protende verso l’interno dell’alloggiamento 7 esterno in modo da fungere da riscontro per il pistone 12 che scorre al suo interno.

Nell’alloggiamento 7 è inoltre ricavata una apertura 23 passante realizzata per consentire il riempimento con il materiale gassoso.

Secondo una prima variante, l’apertura 23 è ricavata nella parete 8 superiore. Preferibilmente, l’apertura 23 è coassiale all’asse X.

Secondo una ulteriore variante, l’apertura 23 è ricavata nella parete 11 laterale cilindrica.

Secondo quanto meglio illustrato nella figura 6, l’apertura 23 non presenta un diametro costante ma bensì decrescente verso l’interno dell’alloggiamento 7.

L’apertura 23 definisce una sede 24 destinata ad accogliere, una volta completata la fase di riempimento con il materiale gassoso, un elemento 25 di chiusura (o tappo) a espansione. La sede 24 è definita da un tratto 26 di superficie troncoconica che definisce un invito per l’inserimento dell’elemento 25 di chiusura a espansione; il tratto 26 di superficie troncoconica è rastremato verso una superficie 27 cilindrica alla quale è raccordata; la superficie 27 cilindrica è a sua volta raccordata ad una superficie 28 troncoconica rastremata verso l’interno dell’alloggiamento 7 esterno. In altre parole, un diametro D1 minore del tratto 26 di superficie troncoconica coincide con il diametro della superficie 27 cilindrica e con un diametro maggiore della superficie 28 troncoconica. Infine, la superficie 28 troncoconica è a sua volta raccordata ad una superficie 29 cilindrica. Il diametro D2 minore della superficie 28 troncoconica coincide quindi con il diametro della superficie 29 cilindrica.

L’elemento 25 di chiusura a espansione è realizzato almeno parzialmente in materiale metallico, in particolare in acciaio, preferibilmente acciaio inox.

Secondo quanto meglio illustrato nella figura 5, l’elemento 25 di chiusura a espansione comprende una bussola 30 (o manicotto 30) ed una sfera 31. In particolare, l’elemento 25 di chiusura a espansione è del tipo a pressione.

La bussola 30 è definita da un corpo a tazza avente una superficie 32 laterale a simmetria cilindrica ed una superficie 33 di base circolare. La superficie 32 laterale e la superficie 33 di base sono raccordate mediante una porzione 34 troncoconica presentante una forma che riproduce la forma della superficie 28 troncoconica.

Secondo una preferita variante, la superficie 32 laterale è provvista di una porzione 35 centrale zigrinata realizzata per migliorare la tenuta dell’elemento 25 di chiusura a espansione sulla superficie 27 cilindrica.

La superficie 32 laterale presenta un diametro (ingombro o dimensione) che sostanzialmente approssima il diametro D1 della superficie 27 cilindrica.

All’interno della bussola 30 è definita una sede 36 destinata ad accogliere la sfera 31. In particolare, la sede 36 è definita da una superficie 37 a simmetria cilindrica presentante un diametro che sostanzialmente approssima per eccesso un diametro della sfera 31. La superficie 37 è raccordata ad una superficie 38 anch’essa a simmetria cilindrica e presentante un diametro che sostanzialmente approssima per difetto il diametro della sfera 31. La sfera è mobile fra una posizione di assemblaggio (illustrata nella figura 5) in cui la sfera è in appoggio sulle superficie 37 ed una posizione di tenuta (illustrata nella figura 7), in cui la sfera 31 impegna la sede 36 garantendo la tenuta laterale della bussola 30 sella superficie 27 cilindrica.

La fase di assemblaggio dell’accumulatore 3 idraulico prevede l’inserimento del pistone 12 all’interno dell’alloggiamento 7 esterno e, una volta inserito il pistone 12, l’elemento 22 di arresto viene calzato nella sua apposita sede. Successivamente, la fase di assemblaggio prevede il riempimento della camera C1 con il materiale gassoso (preferibilmente N2) attraverso l’apertura 23 passante.

Una volta completato il riempimento della camera C1 con il materiale gassoso, attraverso l’apertura 23, la stessa apertura 23 viene chiusa mediante l’elemento 25 di chiusura a espansione calzato all’interno della sede 24. In particolare, la porzione 34 troncoconica si dispone in battuta sulla superficie 28 troncoconica e la sfera 31 è disposta nella posizione di assemblaggio. In altre parole, la superficie 28 troncoconica agisce da finecorsa per l’elemento 25 di chiusura a espansione all’interno della apertura 23. Successivamente, la corsa di un punzone (non illustrato) spinge la sfera 31 nella posizione di tenuta garantendo la tenuta laterale della bussola 30 e impedendo la fuoriuscita di gas dalla camera C1. In altre parole, quando viene inserita la sfera 31, la bussola 30 si espande, in particolare lateralmente, sigillando l’apertura 23.

L’accumulatore 3 idraulico fin qui descritto presenta alcuni vantaggi. In particolare, l’impiego dell’elemento 25 di chiusura a espansione consente di ottenere un processo di assemblaggio semplice ed economicamente vantaggioso oltre a garantire una perfetta tenuta della chiusura.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Accumulatore (3) idraulico per un servocomando (1) idraulico di un cambio servo comandato comprendente un alloggiamento (7) esterno ed un pistone (12) disposto all’interno dell’alloggiamento (7) esterno, realizzato assialmente scorrevole e mobile all’interno dell’alloggiamento (7) esterno stesso e atto a definire all’interno dell’alloggiamento (7) esterno una prima camera (C1) a volume variabile per un materiale gassoso; in cui l’alloggiamento (7) esterno presenta la forma di un corpo a tazza a simmetria cilindrica attorno ad un asse (X) ed è provvisto di una parete (8) superiore e di una parete (11) laterale cilindrica; in cui, l’alloggiamento (7) esterno è provvisto di una apertura (23) passante realizzata per consentire il riempimento con il materiale gassoso della prima camera (C1) a volume variabile; l’accumulatore è caratterizzato dal fatto di comprendere un tappo (25) di chiusura a espansione inserito all’interno dell’apertura (23) e comprendente una bussola (30) ed una sfera (31); la bussola (30) presenta la forma di un corpo a tazza e definisce internamente una sede (36) per alloggiare la sfera (31); il detto tappo (25) è realizzato in modo che inserendo la sfera (31) all’interno della bussola (30), la bussola (30) si espanda sigillando l’apertura (23) passante. 2.- Accumulatore secondo la rivendicazione 1, in cui la bussola (30) è provvista di una superficie (32) laterale a simmetria cilindrica avente una porzione (35) centrale zigrinata destinata a migliorare la tenuta del tappo (25) di chiusura a espansione su una superficie (27) laterale cilindrica della apertura (23) passante. 3.- Accumulatore secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui la bussola (30) e/o la sfera (31) sono realizzate in materiale metallico, in particolare in acciaio, preferibilmente acciaio inox. 4.- Accumulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la bussola (30) è provvista di una porzione di superficie (34) troncoconica presentante una forma che riproduce la forma di una superficie (28) troncoconica della apertura (23) passante che funge da finecorsa per il tappo (25) di chiusura a espansione. 5.- Accumulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’apertura (23) passante è ricavata nella parete (8) superiore, preferibilmente in una posizione coassiale all’asse (X). 6.- Accumulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui l’apertura (23) passante è ricavata nella parete (11) laterale cilindrica. 7.- Accumulatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la parete (8) superiore è provvista di un innesto (9) coassiale all’asse (X) con un profilo poligonale incassato. 8.- Servocomando (1) idraulico di un cambio servo comandato comprendente: un numero di attuatori idraulici provvisti di rispettive camere; un serbatoio (2) di stoccaggio contenente del fluido di comando utilizzato dagli attuatori idraulici a pressione ambiente; un accumulatore (3) idraulico contenente del fluido di comando in pressione; una elettropompa (5) che pesca il fluido di comando dal serbatoio (2) di stoccaggio ed alimenta il fluido di comando in pressione all’accumulatore (3) idraulico; ed un numero di elettrovalvole (5), le quali sono predisposte per collegare selettivamente le camere degli attuatori idraulici con il serbatoio (2) di stoccaggio e con l’accumulatore (3) idraulico; il servocomando (1) è caratterizzato dal fatto che l’accumulatore (3) idraulico è realizzato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7. 9.- Metodo per l’assemblaggio di un accumulatore (3) idraulico per un servocomando (1) idraulico di un cambio servo comandato realizzato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7; il metodo prevede, in successione, le seguenti fasi: - riempimento della prima camera (C1) a volume variabile attraverso l’apertura (23) con il materiale gassoso; - inserimento dell’elemento (25) di chiusura a espansione all’interno della sede (24) definita dalla apertura (23); e - chiusura della apertura (23) mediante l’inserimento della sfera (31) all’interno della bussola (30) che espandendosi sigilla l’apertura (23).