IT9067672A1

IT9067672A1 - Unita' idraulica di sterzo

Info

Publication number: IT9067672A1
Application number: IT067672A
Authority: IT
Inventors: Holm Pedersen Poul Henning; Ivar Rasmussen
Original assignee: Danfoss As
Priority date: 1989-09-09
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1992-03-07
Also published as: DK197690D0; CA2023459A1; US5097920A; JPH0747391B2; GB2236289A; CH682318A5; JPH0399982A; CA2023459C; IT1240723B; GB9019629D0; DE3930147C2; FR2651736A1; GB2236289B; DE3930147A1; DK197690A; FR2651736B1; IT9067672A0

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: "Unità idraulica di sterzo"

L’invenzione si riferisce ad una unità idraulica di sterzo con un involucro presentante una camera di pressione dotata, su di un lato frontale, di un’apertura attraverso la quale è guidato verso l’esterno un dispositivo di comando di sterza supportato con possibilità di rotazione e in cui l’apertura è ermetizzata verso l’esterno con l’ausilio di un anello di tenuta.

Una unità di sterzo di tal tipo è messa in commercio dal richiedente con il nome "OSP". Tali unità di sterzo vengono utilizzate nel funzionamento "DOUNSTREAM ", cioè l’unità dis terzo si trova in serie fra una punta ed ulteriori dispositivi idraulici disposti a valle. Nella camera di pressione si trova un fluido idraulico sottoposto ad una determinata pressione, cioè alla pressione di alimentazione dei dispositivi idraulici disposti a valle. Mediante il dispositivo di comando di sterza, ad esempio alcuni cassetti collegati con il piantone dello sterzo, diverse aperture,di comando vengono aperte o chiuse per far pervenire il fluido idraulico a motori idraulici che infine muovono le ruote.. Quando la pressione nella camera di pressione aumenta, l’anello di tenuta è caricato maggiormente. L’attrito fra il dispositivo di comando di sterzo e l’anello di tenuta viene aumentato. L’usura dell’anello di tenuta, provocata da un movimento del dispositivo di comando di sterzo, cioè da una rotazione del piantone dello sterzo, aumenta inoltre l’azionamento del dispositivo di sterzo vien reso più difficile dall’elevato momento di attrito.

E’ compito della presente invenzione fornire una unità di sterzo che presenti una maggiore durata con un montaggio semplice.

Questo compito viene risolto in una unità di sterzo del tipo citato all’inizio grazie al fatto che tra l’anello di tenuta e la camera di'tenuta è previsto un anello di riduzione di pressione realizzato in un sol pezzo che circonda il dispositivo di comando dello sterzo, dal fatto che tra l’anello di riduzione della pressione e l’anello di tenuta è prevista una camera di raccolta del fluido dotata di scarico e dal fatto che l’anello di riduzione della pressione presenta un risalto periferico a flangia che poggia in modo ermetico contro il lato frontale della camera di pressionts.

Dal brevetto statunitense US-PS 3044785 è noto, :in un’asta di pistone mobile in direzione assiale per scaricare un anello di tenuta, prevedere un manicotto metallico circondante l’asta del pistone e disposto fra la camera di pressione e l’anello di tenuta davanti alla quale fluisce il fluido idraulico . Tra il manicotto metallico e l’anello di tenuta è prevista una possibilità di scarico per il fluido idraulico. Il manicotto metallico è costituito da relativamente numerosi elementi. Il mantaggio è difficile .

Inoltre l'ermetizzazione nota comporta un ingombro relativamente elevato.

Secondo l’invenzione il nuovo anello di riduzione della pressione richiede uno spazio impercettibilmente maggiore nel dispositivo di comando dello sterzo rispetto all’anello di tenuta previsto finora. Tale anello viene fissato automaticamente sul lato frontale della camera di pressionedal la pressione esistente nella camera di pressione. L’anello di riduzione della pressione è realizzato in un sol pezzo e in modo tale ohe il montaggio viene semplificato considerevolmente rispetto alla disposizione di tenuta secondo il brevetto US-PS 3044785. L'anello di riduzione della pressione deve essere infatti applicato solamente dall'interno contro il lato frontale della camera di pressione. Successivamente il dispositivo di comando dello sterzo viene spinto verso l’esterno attraverso l'apertura, come si fa attualmente. L’anello di riduzione della pressione ha l’effetto di ridurre la pressione sull’anello di tenuta mediante un effetto di strozzatura fra sè e il dispositivo di comando dello sterzo. Se aumenta la pressione nella camera di pressione, aumenta la corrente del fluido che giunge tra l’anello di riduzione della pressione e il dispositivo di comando dello sterzo nella camera di raccolta del fluido. Di conseguenza viene aumentata automaticamente la caduta di pressione esistente per l’effetto di strozzatura dell’anello di riduzione della pressione.

Il carico in pressione sull’anello di tenuta può essere quindi mantenuto ridotto.

Vantaggiosamente il diametro interno dell’anello di riduzione della pressione si allarga a cono sull’estremità del lato rivolta verso la camera dì pressione su una parte della sua lunghezza, ma rimane approsimat ivamente costante sulla lunghezza rimanente. La camera di raccolta del fluido circonda l’anello di riduzione della pressione fino approssimativamente al risalto a flangia. L’anello di riduzione della pressione è quindi sollecitato dall’esterno della pressione nella camera di raccolta del fluido per la maggior parte della sua estensione in lunghezza. Se la pressione nella camera di raccolta del fluido aumenta, l’anello di riduzione della pressione viene compresso radialmente verso l’esterno, per cui aumenta l'effetto di strozzatura nella fessura anulare tra l’anello di riduzione della pressione e il dispositivo di comando dello sterzo. In tal modo aumenta la caduta di pressione, sull’anello di riduzione della pressione, per cui diminuisce nuovamente la pressione nella camera di raccolta del fluido. Con l’aumento del' diametro interno dell’anello di riduzione della pressione sull’estremità rivolta verso la camera di pressione può essere compensato un effetto che si ottiene per il fatto che il diametro interno dell’anello di riduzione della pressione si riduce leggermente a pressione molto elevate. Grazie alla realizzazione a cono del diametro interno su una parte della sua lunghezza si impedisce che con una corrispondente riduzione del diametro 'interno si ottenga un contatto fra l’anello di riduzione della pressione e il dispositivo di comando dello sterzo.

L’aumento del diametro interno a cono presenta una pendenza dell'ordine di grandezza di 1:100. Ad esempio il diametro interno aumenta di 20 micron su una lunghezza di 2 mm .

In una forma di realizzazione preferita il dispositivo di comando dello sterzo poggia su un cuscinetto di spinta sul lato frontale della camera di pressione, in cui il risalto dell’anello di riduzione della pressione è serrato fra il lato frontale e il cuscinetto di spinta. Giù ha il vantaggio che l’anello di riduzione della pressione è fissato anche sul lato frontale della camera di pressione. In tal modo si garantisce che anche una elevata pressione nella camera di pressione non sia in grado di comprimere ulteriormente l'anello di riduzione della pressione nell'apertura e quindi aumentare l’attrito ·fra il dispositivo di comando dello sterzo e l’anello di riduz ione del la pressione. Piuttosto l’ulteriore fissaggio dell’anello di riduzione della pressione sul lato frontale della camera di pressione consente di mantenere sostanzialmente costante la fessura di strozzamento fra l’anello di riduzione della pressione e il dispositivo di comando dello sterzo. Vantaggiosamente il cuscinetto di spinta è realizzato come cuscinetto a rotolamento, in cui tra l’anello di riduzione della pressione e gli elementi a rulli è prevista una piastra a rulli di materiale rìgido. In tal modo si impedisce che nel movimento del dispositivo di comando dello sterzo rispetto all’involucro nasca nasca attrito fra il dispositivo di comando dello sterzo e il risalto a flangia dell’anello di riduzione della pressione. La piastra a rulli di materiale rigido, nonostante i singoli elementi di rotolamento, consente una distribuzione uniforme della pressione sul risalto a flangia dell’anello di riduzione della pressione. Preferibilmente sul lato rivolto verso il cuscinetto di spinta dell’anello di riduzione della pressione è previsto un dispositivo di centraggio per il cuscinetto di spinta. Questo dispositivo di centraggio fa sì che l’anello di riduzione della pressione sia disposto centralmente nel cuscinetto assiale . Poiché l'anello di riduzione della pressione è disposto sostanzialmente centralmente all’apertura dell’involucro, in tal modo si ottiene automaticamente un centraggio relativamente buono del cuscinetto di. spinta rispetto all’apertura.

In particolare è preferito che il dispositivo di centraggio sia formato da un risalto di centraggio periferico. Questo impedisce un contatto diretto fra il cuscinetto di spinta e il dispositivo di comando dello sterzo, il che riduce l’usura.

In una configurazione vantaggiosa almeno una gola periferica è prevista nella superficie interna radiale dell’anello di riduzione della pressione. La gola riduce la superficie attiva tramite la quale l’anello di riduzione della pressione è collegato al dispositivo di comando dello sterzo. In tal modo viene ridotto ulteriormente l’attrito. Inoltre la gola fa sì che l’anello di riduzione della pressione si centri da solo rispetto alla camera di raccolta del fluido al verificarsi di una corrente di fluido dalla camera di'pressione.

In particolare è specialmente vantaggioso il fatto che la gola abbia la forma di una scanalatura rettangolare in sezione trasversale. Scanalature di tale tipo possono essere fabbricate facilmente e garantiscono un comportamento d i flusso vantaggioso.

L’invenzione viene descritta di seguito sulla base di un esempio di realizzazione preferito in connessione al disegno, nel quale:

- la figura 1 mostra una unità di comando di quello sterzo ,

- la figura 2 mostra un anello di riduzione della pressione in sezione trasversale e

- la figura 3 mostra un dettaglio ingrandito della figura 2.

Una unità di sterzo 1 presenta un involucro 2 dotato di una camera di pressione 3. In un lato frontale 16 della camera di pressione 3 è prevista, nell’involucro 2, una apertura 22 attraverso la quale è guidato verso 1 "esterno un cassetto interno 4 di un dispositivo di comando dello sterzo. Il cassetto interna 4 è collegato con un piantone 5 dello sterzo tramite un collegamento scanalato 6. Con una rotazione del piantone 5 dello sterzo, anche il cassetto interno 4 Viene ruotato. Il cassetto interno 4 coopera con un cassetto esterno 7 in modo noto, per comandare motori idraulici non rappresentati.

La camera di pressione 3 è collegata con una idraulica "DOLINSTREAM” rispettivamente con un serbatoio tramite un raccordo 8. Tramite il raccordo 8 del fluido o liquido idraulico può defluire dalla camera di pressione 3. L’apertura 22 è ermetizzata verso '1'esterno con l’ausilio dell’anello di tenuta 9 che circonda concentricamente il cassetto interno 4 ed è disposto nell'involucro

Tra l’anello di tenuta 9 e la camera dì pressione 3 è disposto un anello di riduzione della pressione 10. L’anello di riduzione della pressione 10 presenta un risalto a flangia 17 che poggia a tenuta contro il lato frontale 16 della camera di pressione 3. Il risalto a flangia 17 si estende da un corpo 23 radialmente verso l'esterno. Il corpo 23 è inserito in un foro 24 nell’involucro 2, che allarga radialmente l’apertura 22. Tra l’anello di riduzione della pressione 10 e l’anello di tenuta 9 è prevista una camera di raccolta del fluido 11 dalla quale il fluido può defluire tramite uno scarico 12. Il foro 24 ha un -diametro interno maggiore del diametro esterno del corpo 23 dell’anello di riduzione della pressione 10. In tal modo la camera di raccolta del fluido 11, delimitata dal foro 24 e dall’anello di riduzione della pressione 10, circonda il corpo 23 dell’anello . di riduzione della pressione praticamente fino al risalto a flangia 17. L’ermetizzazione fra la camera di pressione 3 e la camera di raccolta del fluido 11 avviene in particolare grazie al contatto tra il risalto a flangia 17 e il lato frontale 16 della camera di pressione 3. Il corpo 23 dell’anello di riduzione della pressione 10 è quindi sollecitato sul suo lato esterno dalla pressione nella camera di raccolta del fluido 11. Se cresce la pressione nella camera di raccolta del fluido 11, l’anello di riduzione della pressione 10 viene compresso nella direzione del cassetto interno 4, cioè radialmente verso l’interno, per cui la fessura anulare fra il cassetto interno 4 e l’anello di riduzione della pressione 10 si riduce. Di conseguenza aumenta l’effetto di strozzatura di questa fessura anulare. La caduta di pressione fra la camera di pressione 3 e la camera di raccolta del fluido 11 viene aumentata. Di conseguenza la pressione nella camera di raccolta del- fluido 11 si riduce nuovamente e l’anello di tenuta 9 viene caricato in modo analogamente .più debole.

L’unità di comando d:i sterzo formata dal cassetto interno 4, dal piantone 5 dello sterzo e dal cassetto esterno 7 è supportata assialmente sul lato frontale 16 della camera di pressione 3 tramite un cuscinetto di spinta 13. Il cuscinetto dì spinta 13 presenta elementi di rotolamento 14 che possono rotolare su una piastra a rulli 15. La plastra a rulli o di rotolamento 15 preme il risalto a flangia 17 dell’anello di riduzione della pressione 10 contro il lato frontale 16 della camera di pressione 3. In tal modo l’anello di riduzione della pressione IO viene trattenuto sicuramente nel suo posto cui è destinato. L’anello di riduzione della pressione 10, in corrispondenza del suo lato rivolto verso il cuscinetto di spinta 13, presenta un risalto di centraggio 21 che si impegna in un foro centrale previsto corrispondentemente nella piastra a rulli 15.

Il risalto di centraggio 21 £ realizzato come risalto periferico, cioè in direzione periferica è in contatto praticamente da per tutto con la piastra a rulli 15. Di conseguenza si garantisce una distribuzione uniforme delle forze sull’anello di riduzione della pressione 10. Contemporaneamente in tal modo si ottiene che nel cuscinetto di spinta 13 venga centrato rispetto all’anello di riduzióne della pressione 10. Inoltre il risalto di centraggio impedisce un contatto fra la piastra di rotolamento o rulli 15 e .il cassetto .interno 4, per cui viene ridotta l’usura.

L’anello di riduzione della pressione 10 presenta gole 25 che in sezione trasversale hanno la forma d i scanalatura rettangolare. Le gole 25 sono gole di compensazione della pressione che, insieme con un flusso del liquido tra il cassetto interno 4 e l’anello di riduzione della pressione 10 fanno sì che l’anello di riduzione della pressione 10 si centri automaticamente da solo. Di conseguenza non si 'tiene conto di tolleranze che possono aversi nella fabbricazione dell’anello di riduzione della pressione 10. Del resto le gole 25 riducono la superficie attiva con la quale l’anello di riduzione della pressione 10 può appoggiare contro il cassetto interno 4 quando questo non è ancora centrato a causa di un flusso di liquido troppo basso. In tal caso viene ridotto l’attrito e viene semplificato l’azionamento dell’unità di sterzo 1. Il diametro interno dell’anello di riduzione della pressione 10 non è costante. Sulla sua estremità rivolta verso la camera di pressione il diametro interno aumenta a cono su una parte della lunghezza . L’aumento di diametro ha una dimensione ad esempio nel campo dei. micron. Ad esempio il diametro interno aumenta dì 20 micron su una lunghezza di 2 mm . La pendenza dell’aumento del diametro interno a cono A' quindi nell’ordine dì grandezza di 1:100. Con questo accorgimento si impedisce che la riduzione del diametro interno dell’anello di riduzione della pressione 10, ver ificantesi inevitabilmente con una pressione elevata nella camera di pressione 3, porti ad un contatto e quindi ad un elevato attrito dell’anello dì riduzione 10 sul cassetto interno 4. Un supporto 18' del piantone dello sterzo 6 collegato con l’involucro 2 e supporta il piantone dello sterzo tramite cuscinetto o supporto 19 del piantone dello sterzo. Tra l’involucro 2 e il supporto 18 del piantone dello sterzo è prevista una ermetizzaz ione 20 contro la polvere.

Nel funzionamento è inevitabile che il fluido idraulico sottoposto a pressione nella camera di pressione 3 e fluente lungo il Cassetto interno 4 tenti di sfuggire verso l’esterno attraverso l’apertura 22. Di conseguenza esso passa davanti all’anello di riduzione della pressione 10. La piccola fessura che è presente tra l’anello di riduzione della pressione 10 e i.l cassetto interno 4 rappresenta praticamente uria strozzatura che provoca una notevole caduta di pressione per il fluido o liquido. Il fluido si raccoglie nella camera di raccolta fluido '11 e passa attraverso lo scarico 12. La pressione, che quindi può agire ancora sull’anello di tenuta 9, è praticamente trascurabile.

Claims

RIVENDICAZIONI Unità idraulica dì sterzo con un involucro presentante una camera di pressione dotata, su di un lato frontale, di un’apertura attraverso la quale è guidato verso l'esterno un dispositivo di comando dello sterzo supportato con possibilità di rotazione e in cui l’apertura è ermetizzata verso l'esterno con l’ausilio di un anello di tenuta, caratterizzata dal fatto che tra l 'anello di tenuta (9) e la camera di pressione (3) è previsto un anello di riduzione della pressione (10) e realizzato in un sol pezzo che circonda il dispositivo di comando dello sterzo (4), dal fatto che tra l’anello di riduzione della pressione (10) e l’anello di tenuta (9) e prevista una camera di raccolta del fluido (11) dotata di uno scarico (12) e dal fatto che l’anello di riduzione della pressione (10) presenta un risalto (17) periferico, a flangia che poggia a tenuta contro il lato frontale (16) della camera di pressione (3). Unità di sterza secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il diametro interno del 1 "anello di riduzione del la pressione sull’estremità rivolta verso la camera di pressione cresce a cono su una parte della sua lunghezza, mentre esso è approssimativamente costante sulla lunghezza rimanente e dal fatto che la camera di raccolta del fluido (il) circonda l’anello di riduzione della pressione (10) fino approssimativamente al risalto (17) a flangia. Unità di sterzo secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l’aumento a cono del diametro interno presenta una pendenza dell’ordine di grandezza di 1:100. Unità di. sterzo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3 , caratterizzata dal Fatto che il dispositivo di comando di sterzo (4,5,7) .poggia sul lato frontale (16) della camera di pressione (3) tramite un cuscinetto di spinta (13), in cui il risalto (17) dell’anello di riduzione della pressione (10) è serrato fra il lato frontale (16) e il cuscinetto di spinta (13). Unità di sterzo secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il cuscinetto assiale (13) è realizzata come cuscinetto a rulli e tra l’anello deIla riduzione de11a pressione (IO)e gli elementi a rullo (14) del cuscinetto di spinta (13) è prevista una piastra di rotolamento (15) di materiale rigido. Unità dì sterzo secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che sul lato rivolto verso il casoinetta di spinta (13), dell’anello di riduzione della pressione (10) è previsto un dispositivo di centragyio (21) per' il cuscinetto dì spinta (13) Unità di sterzo secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di centraggio è formato da un risalto di centraggio (21)periferico. Unità di sterzo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzata dal fatto che nella superficie interna radiale dell'anello di riduzione della pressione (10) è prevista almeno una gola periferica (25). Unità di sterzo secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che la gola (25) ha la forma di una scanalatura rettangolare in sezione trasversale.