IT202100017045A1 - Disposizione idraulica per gestire una funzionalita' di recupero idraulico - Google Patents

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IT202100017045A1
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IT102021000017045A
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Francesco Chioccola
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Cnh Ind Italia Spa
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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?DISPOSIZIONE IDRAULICA PER GESTIRE UNA FUNZIONALITA? DI RECUPERO IDRAULICO?
CAMPO TECNICO
La presente invenzione riguarda una disposizione idraulica, in particolare una disposizione idraulica per gestire una funzionalit? di recupero idraulico di un veicolo da lavoro.
La presente invenzione trova la sua applicazione preferita, ma non esclusiva, in veicoli per la movimentazione del terreno dotati di un braccio di sollevamento come una ruspa.
BACKGROUND DELL?INVENZIONE
I veicoli da lavoro come le ruspe, ossia veicoli dotati di un braccio di sollevamento ad azionamento idraulico, possono essere dotati di cosiddetti sistemi di recupero di energia.
I sistemi di recupero di energia sono configurati per ridurre il consumo di energia durante il movimento di un braccio di sollevamento che ? controllato tramite un attuatore idraulico. Infatti, quando il braccio di sollevamento ? controllato per essere abbassato, il fluido scaricato dall?attuatore idraulico ? immagazzinato per essere usato successivamente quando il braccio di sollevamento ? controllato per essere sollevato.
Tali sistemi prevedono la presenza di accumulatori per consentire l?immagazzinaggio del fluido scaricato dall?attuatore e un blocco di controllo configurato per gestire il flusso di fluido tra gli accumulatori, il serbatoio e l?attuatore.
Tuttavia, se un veicolo ? dotato di tale sistema di recupero di energia ? attualmente impossibile evitarne l?uso. Di conseguenza, non ? possibile, ad esempio, far s? che i cilindri del braccio di sollevamento siano scaricati come nel funzionamento standard.
Pertanto, si avverte l?esigenza di consentire l?uso del sistema di recupero di energia solo quando necessario in base alla tipologia di lavoro svolta dal veicolo da lavoro.
Un obiettivo della presente invenzione ? quello di soddisfare le esigenze summenzionate.
RIEPILOGO DELL?INVENZIONE
L?obbiettivo summenzionato viene raggiunto da una disposizione idraulica e un veicolo da lavoro come rivendicato nell?insieme di rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, nel seguito ? descritta una forma di realizzazione preferita, a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui:
? la figura 1 ? una rappresentazione schematica della disposizione idraulica secondo una forma di realizzazione dell?invenzione; e
? la figura 2 ? una rappresentazione schematica della disposizione idraulica secondo una forma di realizzazione alternativa dell?invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE
Le figure 1 e 2 descrivono una disposizione idraulica 1 secondo l?invenzione per un veicolo da lavoro (non mostrato) comprendente un gruppo di braccio di sollevamento dotato di un elemento operativo quale una ruspa.
Di conseguenza, il veicolo da lavoro pu? comprendere un braccio e un elemento operativo che sono controllati da rispettivi cilindri idraulici 2, 3 che non saranno ulteriormente descritti per brevit?.
Il veicolo da lavoro vantaggiosamente comprende una coppia di cilindri di braccio di sollevamento 4, 5 vale a dire un cilindro destro 4 e un cilindro sinistro 5 configurati, insieme, per sollevare o abbassare il braccio di sollevamento in base al funzionamento del veicolo.
Come mostrato nei disegni esemplificativi, i cilindri 4, 5 comprendono un alloggiamento 4a, 5a che alloggia un pistone scorrevole 4b, 5b in modo serrato dividendo in tal modo lo spazio definito dall?alloggiamento in una camera di pistone 4?, 5? e una camera di asta 4?, 5??. Preferibilmente, i cilindri 4, 5 sono cilindri a doppio azionamento ossia le camere di pistone e di asta 4?, 5?, 4??, 5?? sono rispettivamente collegate a livello di fluido ad una sorgente di fluido a pressione per controllare il funzionamento dei cilindri 4, 5.
Il veicolo comprende un sistema di recupero di energia 7 comprendente una coppia di cilindri di supporto 8, 9 ossia un cilindro di supporto destro 8 e un cilindro di supporto sinistro 9. I cilindri di supporto sinistro e destro 8, 9 sono collegati meccanicamente, rispettivamente, ai cilindri destro e sinistro 4, 5 come mostrato nel seguito.
In dettaglio, i cilindri di supporto sinistro e destro 8, 9 sono preferibilmente cilindri a singolo azionamento comprendenti quindi un alloggiamento 8a, 9a che alloggia un pistone 8b, 9b che scorre in modo serrato in modo da dividere lo spazio di alloggiamento in una camera di pistone 8?, 9? e una camera di asta 8?, 9?.
Vantaggiosamente, i pistoni 8b, 9b dei cilindri di supporto sinistro e destro 8, 9 sono rispettivamente collegati a pistoni 4b, 5b dei cilindri sinistro e destro 4, 5 tramite un collegamento meccanico 10, schematizzato da una linea nelle figure, che pu? essere realizzata di qualsiasi tipologia purch? il movimento di uno dei pistoni 8b, 9b sia trasferito agli altri pistoni 4b, 5b e viceversa.
Il sistema di recupero di energia 7 inoltre comprende almeno un accumulatore 11, nell?esempio descritto tre accumulatori 11 che sono collegabili a livello di fluido ai cilindri di supporto sinistro e destro 8, 9 tramite la disposizione idraulica 1.
La disposizione idraulica 1 ? interposta a livello di fluido tra gli accumulatori 11 e i cilindri di supporto 8, 9 per gestire il loro funzionamento. In particolare, la disposizione idraulica 1 comprende un condotto di alimentazione 12 che ? collegabile a livello di fluido tra gli accumulatori 11 e i cilindri di supporto sinistro e destro 8, 9.
Inoltre, la disposizione idraulica 1 comprende un condotto di bilanciamento 13 configurato per collegare insieme a livello di fluido i cilindri di supporto 8, 9; in particolare il condotto di bilanciamento 13 ? collegabile a livello di fluido al condotto di alimentazione 12 da un lato e, sul lato opposto, comprende due ramificazioni 13?, 13? entrambe collegate a livello di fluido ad una rispettiva camera di pistone 8?, 9? dei cilindri 8, 9.
La disposizione idraulica 1 inoltre comprende un modulo di riempimento 15 configurato per gestire il riempimento di accumulatori 11, quando necessario.
Di conseguenza, il modulo di riempimento 15 comprende mezzi di pompa 16 preferibilmente portati da una sorgente di coppia 17 quale un motore elettrico. I mezzi di pompa 16 sono collegati a livello di fluido da un condotto 18 a un serbatoio 20 e sono configurati per aspirare il fluido dal serbatoio e spingere quest?ultimo, a pressione, verso gli accumulatori 11.
I mezzi di pompa 16 sono collegati a livello di fluido agli accumulatori tramite un condotto 21. Preferibilmente, la disposizione idraulica 1 comprende mezzi di valvola 22 configurati per regolare il passaggio di flusso tra i mezzi di pompa 16 e gli accumulatori 11.
In dettaglio, i mezzi di pompa possono comprendere una valvola proporzionale a quattro vie, preferibilmente ad azionamento elettrico, configurata per consentire il passaggio di fluido tra una prima configurazione dai mezzi di pompa 16 verso gli accumulatori 11 o una seconda configurazione opposta, come meglio descritto in dettaglio da qui in avanti.
L?azionamento ? fornito preferibilmente da un segnale di controllo S1 che, nella forma di realizzazione descritta ? un segnale elettronico proveniente da un?unit? di controllo.
La disposizione idraulica 1 inoltre comprende preferibilmente una valvola di sfiato 24 interposta a livello di fluido su un condotto 25 che ? collegato a livello di fluido tra il serbatoio 20 e il condotto 21.
Preferibilmente, la disposizione idraulica 1 comprende mezzi di filtrazione 26 interposti a livello di fluido sul condotto 25 a valle della valvola di sfiato 24 e a monte del serbatoio 20.
La disposizione idraulica 1 inoltre comprende preferibilmente una valvola di sfiato 27 interposta a livello di fluido su un condotto 28 che ? collegato a livello di fluido tra il condotto 21, a valle dei mezzi di valvola 22 e il condotto 25 a valle della valvola di sfiato 24 e, preferibilmente, a monte dei mezzi di filtrazione 26.
Tra la valvola di sfiato 27, gli accumulatori 11 e i mezzi di valvola 21 pu? essere fornita una valvola di ritegno guidata per regolare la pressione o per scaricare la pressione del circuito di porzione di accumulatore 11.
Secondo l?invenzione, la disposizione idraulica 1 comprende un modulo di selezione 31 configurato per suddividere il passaggio di fluido tra gli accumulatori 11, i cilindri di supporto 8, 9 e il serbatoio 20 in base alla richiesta di un utente.
In particolare, il modulo di selezione 31 comprende mezzi di valvola 32 configurati per regolare il passaggio di fluido tra il serbatoio 20 e i cilindri di supporto 8, 9.
Preferibilmente, i mezzi di valvola 32 comprendono una valvola proporzionale a tre vie configurata per consentire il passaggio di fluido tra una prima configurazione tra gli accumulatori 11 e i cilindri di supporto 8, 9 o una seconda configurazione opposta tra i cilindri di supporto 8, 9 e il serbatoio.
L?azionamento preferibilmente ? fornito mediante un segnale di controllo S2 che, nella forma di realizzazione descritta ? un segnale elettronico proveniente da una unit? di controllo.
Il modulo di selezione 31 inoltre comprende una coppia di valvole di ritegno 33, 34 che sono interposte a livello di fluido su rispettivi condotti 35, 36 che sono entrambi collegati a livello di fluido al serbatoio 20 da un lato e ai mezzi di valvola 32 sul lato opposto, in particolare a livello di fluido paralleli l?uno rispetto all?altro.
In particolare le due valvole di ritegno 33, 34 sono configurate per consentire il passaggio di fluido in due direzioni di fluido opposte differenti.
Preferibilmente, i condotti 35, 36 sono uniti a livello di fluido in un unico condotto 37 verso i mezzi di valvola 32.
Secondo la forma di realizzazione della figura 1, i condotti 35, 36 sono entrambi collegati a livello di fluido al serbatoio 20 in due suoi punti X1, X2 differenti. In dettaglio, il condotto 36 che alloggia la valvola di ritegno 34 che consente il passaggio di fluido dai mezzi di valvola verso il serbatoio 20 ? collegato a livello di fluido al serbatoio 20 in un punto X1 disposto in verticale al di sopra rispetto al punto X2 di collegamento del condotto 35.
Secondo la forma di realizzazione della figura 2, la disposizione idraulica 1 comprende un ulteriore serbatoio di compensazione 20? che ? collegato a livello di fluido solo al modulo di selezione di fluido 31 e i condotti 35, 36 sono singolarmente collegati a livello di fluido a tale serbatoio di compensazione 20? in due suoi punti X1, X2 differenti. In tale configurazione il serbatoio 20 ? collegato livello di fluido solo agli accumulatori 11 per gestire la loro pressurizzazione.
In dettaglio, il condotto 36 che alloggia la valvola di ritegno 34 che consente il passaggio di fluido dai mezzi di valvola verso il serbatoio 20? ? collegato a livello di fluido al serbatoio 20? in un punto X1 disposto verticalmente sopra rispetto al punto X2 di collegamento del condotto 35.
In entrambe le forme di realizzazione, vantaggiosamente, il punto X1 ? realizzato su una parete superiore che definisce il serbatoio 20, 20? e il punto X2 ? realizzato su una parete inferiore che definisce il serbatoio 20, 20?.
Il funzionamento delle due forme di realizzazione sopradescritte secondo l?invenzione ? il seguente.
Secondo una prima modalit? di funzionamento ? fornito un segnale S2 (ad es. direttamente dall?utente tramite un pulsante/display) che consente l?uso del sistema di recupero di energia 7. Di conseguenza, i mezzi di valvola 22 si spostano per consentire il passaggio di fluido principalmente tra gli accumulatori 11 e i cilindri di supporto 8, 9. In tal modo, come di per s? noto, il fluido pressurizzato negli accumulatori 11 viene usato per aiutare i cilindri di sollevamento 4, 5, ossia la forza di sollevamento dei cilindri di supporto 8, 9 viene trasmessa ai cilindri 4, 5 tramite un collegamento meccanico 10.
Secondo una seconda modalit? il segnale fornito S2 disabilita l?uso del sistema di recupero di energia 7. Di conseguenza, i mezzi di valvola 22 si spostano per consentire il passaggio di fluido principalmente tra il serbatoio 20, 20? e i cilindri di supporto 8, 9. In tal modo, come di per s? noto, i cilindri 4, 5 non sono aiutati nel loro lavoro e il fluido in eccesso presente nei cilindri di supporto 8, 9 sar? scaricato, quando i cilindri 4, 5 sono abbassati.
Il funzionamento nelle due forme di realizzazione ? simile. La differenza consiste nel fatto che nella prima forma di realizzazione il fluido viene scaricato o aspirato da un singolo serbatoio 20 mentre nella seconda forma di realizzazione il fluido pu? essere scaricato o aspirato dal serbatoio di compensazione 20?.
Alla luce di quanto precede, sono evidenti i vantaggi di una disposizione idraulica e un veicolo da lavoro secondo l?invenzione.
Grazie al modulo di selezione 31, ? possibile selezionare il sistema di recupero 7 solo quando necessario. Altrimenti, il braccio di sollevamento viene azionato solo dai cilindri 4, 5 come nei veicoli che non sono dotati di un sistema di recupero 7.
In tal modo, il veicolo da lavoro proposto ? pi? versatile rispetto ai sistemi esistenti che sono dotati o meno di un sistema di recupero.
Inoltre, la disposizione di valvole di ritegno dotate di due punti di accoppiamento X1, X2 differenti ottimizza l?aspirazione e il riempimento del serbatoio 20.
Inoltre, se il volume di olio ? troppo grande per un singolo serbatoio, il sistema pu? essere usato con due diversi serbatoi, dove uno ? un serbatoio di compensazione per il grande volume di olio.
Inoltre, in caso di guasto degli accumulatori 11 o di qualsiasi altro sistema del sistema di recupero 7, il veicolo pu? funzionare in un modo standard, ossia il veicolo da lavoro pu? continuare a funzionare senza interruzione.
Inoltre, l?uso di una valvola proporzionale 32 ? particolarmente vantaggioso poich? il suo controllo pu? essere progettato per ridurre il carico della pompa quando il braccio di sollevamento si abbassa con una migliore efficienza del sistema. Di conseguenza, il veicolo da lavoro diminuirebbe il suo consumo di carburante. ? chiaro che possono essere apportate modifiche alla disposizione idraulica e al veicolo da lavoro descritti che non vadano oltre l?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.
Ad esempio, i mezzi di valvola e la topologia dei condotti proposti possono essere modificati.
Inoltre, il modulo di riempimento 15 pu? essere realizzato in modi diversi, ad esempio pu? essere modificato il numero di accumulatori 11 o la tipologia di cilindri.

Claims (11)

RIVENDICAZIONI
1. - Disposizione idraulica (1) per un veicolo da lavoro dotato di un braccio di sollevamento configurato per essere controllato tramite una coppia di cilindri (4, 5) e un sistema di recupero di energia (7) comprendente una coppia di cilindri di supporto (8, 9) configurata per cooperare con detta coppia di cilindri (4, 5) e almeno un accumulatore (11),
detta disposizione idraulica (1) comprendendo un condotto di alimentazione (12) che collega a livello di fluido detto accumulatore (11) e detti cilindri di supporto (8, 9) e un modulo di selezione (31) interposto a livello di fluido su detto condotto di alimentazione (12), detto modulo di selezione (31) essendo configurato per regolare il passaggio di fluido tra detto accumulatore (11), detti cilindri di supporto (8, 9) e un serbatoio (20, 20?) di detto veicolo da lavoro.
2. - Disposizione idraulica secondo la rivendicazione 1, in cui detto modulo di selezione (1) comprende mezzi di valvola (32) interposti a livello di fluido su detto condotto di alimentazione (12) e detto serbatoio (20, 20?), detti mezzi di valvola (32) comprendendo una valvola ad azionamento elettronico.
3. - Disposizione idraulica secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto modulo di selezione (1) comprende mezzi di valvola (32) interposti a livello di fluido su detto condotto di alimentazione (12) e detto serbatoio (20, 20?), detti mezzi di valvola (32) comprendendo una valvola proporzionale.
4. - Disposizione idraulica secondo le rivendicazioni 2 o 3, in cui detto modulo di selezione (31) comprende una coppia di valvole di ritegno (33, 34) interposta a livello di fluido su rispettivi condotti (35, 36), detti condotti (35, 36) essendo paralleli a livello di fluido tra detto serbatoio (20, 20?) e detti mezzi di valvola (32), dette valvole di ritegno (33, 34) consentendo il passaggio di fluido ciascuna in una direzione opposta rispetto all?altra.
5. - Disposizione idraulica secondo la rivendicazione 4, in cui detti condotti (35, 36), dalla parte opposta rispetto a detto serbatoio (20, 20?) sono uniti in un condotto comune (37) che ? collegato a livello di fluido a detti mezzi di valvola (32).
6. - Disposizione idraulica secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui uno di detti condotti (36) porta una valvola di ritegno (34) configurata per consentire il passaggio di fluido solo da detti mezzi di valvola (32) a detto serbatoio (20, 20?) e l?altro di detti condotti (35) porta una valvola di ritegno (33) configurata per consentire il passaggio di fluido solo da detto serbatoio (20, 20?) a detti mezzi di valvola (32), detto un condotto (36) essendo collegato al serbatoio (20, 20?) in una prima posizione (X1) e detto altro condotto (35) essendo collegato al serbatoio (20, 20?) in una seconda posizione (X2), detta prima posizione (X1) essendo verticalmente superiore rispetto a detta seconda posizione (X2).
7. - Disposizione idraulica secondo la rivendicazione 6, in cui detta prima posizione (X1) ? realizzata su una parete superiore di detto serbatoio (20, 20?) e detta seconda posizione (X2) ? realizzata su una parete inferiore di detto serbatoio (20, 20?).
8. - Disposizione idraulica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto veicolo da lavoro comprende un serbatoio (20) collegato a livello di fluido a detti accumulatori (11) e un serbatoio di compensazione (20?) diverso rispetto a detto serbatoio (20), detto serbatoio di compensazione (20?) essendo collegato a livello di fluido solo a detto modulo di selezione (31).
9. Disposizione idraulica secondo la rivendicazione 8 quando dipendente dalla rivendicazione 6, in cui detti condotti (35, 36) sono collegati a livello di fluido a detto serbatoio di compensazione (20?).
10. - Disposizione idraulica secondo una qualsiasi di dette rivendicazioni precedenti, comprendente un modulo di riempimento (15) interposto a livello di fluido tra detto serbatoio (20, 20?) e detto accumulatore (11), detto modulo di riempimento (15) essendo configurato per caricare detti accumulatori (11).
11. - Veicolo da lavoro dotato di un braccio di sollevamento configurato per essere controllato tramite una coppia di cilindri (4, 5) e un sistema di recupero di energia (7) comprendente una coppia di cilindri di supporto (8, 9) configurata per cooperare con detta coppia di cilindri (4, 5) e almeno un accumulatore (11), detto veicolo da lavoro comprendendo almeno un serbatoio (20, 20?) e una disposizione idraulica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
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