ITBZ20130004A1 - Dispositivo di blocco automatico dell'oscillazione secondo un asse orizzontale fra le due parti del telaio di un veicolo a sterzo articolato o convenzionale - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DI BLOCCO AUTOMATICO DELL’OSCILLAZIONE SECONDO UN ASSE ORIZZONTALE FRA LE DUE PARTI DEL TELAIO DI UN VEICOLO A STERZO ARTICOLATO O CONVENZIONALE

DESCRIZIONE

È noto che, per esempio macchine operatrici a quattro ruote motrici per il movimento terra, dotate di telaio articolato con asse verticale di rotazione per lo sterzo e dotate di snodo ad asse orizzontale di rotazione per ottenere l'oscillazione fra le due parti del telaio articolato allo scopo di ottenere l'adattamento dei due assali alle irregolarità del terreno, in determinate situazioni di manovra, per esempio di massima sterzata su terreno con pendenza pronunciata, si possono trovare in una posizione di equilibrio instabile rischiando il ribaltamento. Detto equilibrio instabile dipende naturalmente anche dalla posizione del centro gravitazionale complessivo del veicolo e dalla posizione, eventualmente variabile, del carico portato dal veicolo. Detta posizione variabile del carico si manifesta soprattutto su macchine operatrici con benna di carico la quale può assumere posizioni variabili rispetto il baricentro generale della macchina.

Dalla DE 10317302 à ̈ noto il rilevamento dell’angolo di sterzo fra le due parti del telaio articolato di un veicolo allo scopo di intervenire sul dispositivo di blocco del differenziale, inoltre à ̈ previsto un sistema di ammortizzazione per i movimenti di oscillazione fra le due parti del telaio articolato. Questa soluzione permette un miglioramento per quanto riguarda la presa delle singole ruote su terreno accidentato senza prevenire in modo efficiente le condizioni di equilibrio instabile in situazioni di manovre estreme e/o in condizioni difficili del terreno spesso aggravate dalla posizione sfavorevole del carico portato dal veicolo.

Dalla EP 2058439 à ̈ noto un veicolo articolato provvisto di benna girevole secondo un asse verticale, ribaltabile frontalmente o lateralmente, con le due parti del telaio articolato supportate oscillanti fra di loro secondo un asse orizzontale tramite snodo provvisto di dispositivo di blocco del movimento di oscillazione, azionabile dal conducente in situazioni di pericolo di instabilità. Detto blocco deH'oscillazione fra le due parti del telaio articolato, ottenuto tramite pistone idraulico azionante un perno scorrevole di blocco, può essere comandato dal conducente oppure automaticamente in base alle “condizioni nelle quali si trova il veicolo†(... automatically controlled in response to the state of the vehicle).

Dalla PL 334929 à ̈ noto un sistema per il miglioramento della stabilità dinamica di macchine operatrici dotate di sterzo articolato e di oscillazione secondo un asse orizzontale fra le due parti del telaio articolato. Detto sistema controlla in modo permanente le sollecitazioni di carico sulle ruote o l'angolo di sterzata fra le due parti del telaio articolato, prevenendo un ribaltamento tramite il blocco automatico del movimento di sollevamento del carico e/o intervenendo su un ulteriore sistema di blocco, per esempio deH’oscillazione fra le due parti del telaio articolato.

Tutti questi sistemi noti usano per il blocco del movimento di oscillazione fra le due parti del telaio articolato, dei cilindri idraulici azionanti degli spinotti scorrevoli o cilindri idraulici applicati su una delle parti del telaio articolato agenti su bracci applicati sulla seconda parte del telaio. Per il fatto che lo snodo ad asse orizzontale, per consentire l’adattamento degli assali alle irregolarità del terreno, convenientemente à ̈ posizionato nelle immediate vicinanze dell’articolazione ad asse verticale per lo sterzo, si presenta l'inconveniente che i dispositivi di blocco, aventi un certo ingombro e richiedenti spazi di manovra, limitano gli spazi di manovra per lo sterzo. Inoltre detti sistemi di blocco comportano l’arresto del movimento di oscillazione in ambo i sensi, con l’inconveniente che, per la durata del blocco non à ̈ possibile un adattamento immediato degli assali con l'oscillazione nel senso opposto richiesta eventualmente in seguito ad una correzione di sterzata o alla variazione delle condizioni del terreno in seguito all’avanzamento del veicolo e/o allo spostamento del carico.

L’invenzione si pone il compito di migliorare la manovrabilità e la sicurezza di un veicolo a sterzo articolato o convenzionale provvisto di blocco automatico sullo snodo per l'oscillazione secondo l'asse orizzontale allo scopo di prevenire in modo efficiente il pericolo di ribaltamento del veicolo senza compromettere la presa delle ruote sul terreno, inoltre l’invenzione si pone il compito di rendere il dispositivo di blocco estremamente compatto, tale da permettere la sua istallazione nelle immediate vicinanze dell’articolazione di sterzo, senza condizionare le manovre di sterzo.

Per adempiere a questo compito l’invenzione propone l’uso di un unico pistone a doppio effetto scorrevole in un unico cilindro applicato tangenzialmente in corrispondenza dello snodo ad asse orizzontale fra le due parti del telaio articolato del veicolo. La parte mediana di detto pistone à ̈ provvista di cremagliera impegnata su una corona dentata solidale con una parte del telaio articolato del veicolo mentre il cilindro à ̈ solidale con la seconda parte dello stesso telaio articolato del veicolo. Naturalmente detto snodo che permette l’adattamento degli assali alle irregolarità del terreno, può essere collocato anteriormente o posteriormente rispetto all'articolazione ad asse verticale di sterzo, senza escludere la collocazione fra due articolazioni con asse verticale.

Le sonde atte a rilevare, per esempio in condizioni estreme di sterzo e/o su terreno accidentato e/o di disposizione del carico portato dal veicolo, la diminuzione e/o l'assenza di carico su una delle singole ruote possono essere costituite per esempio da semplici interruttori azionati per esempio dai mozzi delle ruote supportati scorrevoli verticalmente, da celle di carico o da pistoncini idraulici con sonde di pressione. Gli impulsi generati dalle sonde vengono elaborati in una unità elettronica di controllo la quale comanda delle valvole elettromagnetiche di intercettazione o deviatrici previste sul dispositivo di blocco applicato allo snodo per l'oscillazione reciproca secondo l’asse orizzontale fra le due parti del telaio articolato del veicolo.

La sicurezza del conducente il confort di manovra e la presa sul terreno secondo l’invenzione vengono assicurate dal fatto che il blocco dello snodo con asse di rotazione orizzontale, avviene soltanto per quel senso di oscillazione che porterebbe al ribaltamento del veicolo, mentre il senso opposto di oscillazione rimane libero in modo da permettere immediatamente un adattamento delle due parti del telaio articolato, rispettivamente degli assali, alle irregolarità del terreno, per esempio in seguito ad una manovra correttiva di sterzo o al variare dell'irregolarità del terreno con l’avanzamento del veicolo. Soltanto in casi o condizioni piuttosto rare, se viene rilevato su ambo le ruote dello stesso assale un calo critico del carico o un’assenza di carico, si ha il blocco dell’oscillazione fra le due parti del telaio articolato in ambo i sensi per la durata di detta condizione di carico.

Per ottenere questo sistema di blocco l’invenzione propone un circuito idraulico chiuso unico o doppio fra i due vani del cilindro con pistone a doppio effetto, con controllo del flusso dell’olio da un vano del cilindro all’altro vano, tramite l’impiego di due valvole deviatrici (circuito unico) o di intercettazione (circuito doppio) distinte, ciascuna dotata su una delle bocche di deviazione, rispettivamente dalla parte della bocca non collegata direttamente al vano del cilindro, di una valvola di non ritorno. Le valvole deviatrici, rispettivamente di intercettazione, elettromagnetiche sono comandate dall’unità elettronica di controllo che elabora i segnali ricevuti dai sensori di carico applicati a ciascuna delle ruote, rispettivamente ai mozzi o ai supporti delle singole ruote. Entrambe le valvole deviatrici, rispettivamente di intercettazione, elettromagnetiche, in assenza di segnali emessi dai sensori di carico, assumono una posizione di collegamento diretto fra i due vani del cilindro assicurata eventualmente da una molla in modo che l’olio possa scorrere in ambo i sensi da un vano del cilindro all’altro permettendo l'oscillazione in ambo i sensi fra le due parti del telaio articolato. Appena il carico su una delle ruote, per una sterzata estrema su terreno inclinato o/e per lo sbilanciamento del carico, diminuisce sensibilmente sotto un valore di soglia o à ̈ uguale a zero, determinando l'invio di impulsi da parte della sonda all'unità elettronica di controllo, questa comanda, in caso di circuito unico, una delle valvole deviatrici in modo da deviare il flusso dell'olio verso una valvola di non ritorno provocando il blocco del deflusso dell’olio dal corrispondente vano del cilindro e bloccando il movimento del pistone e con ciò l’oscillazione fra le due parti del telaio articolato in modo da contrastare una ulteriore diminuzione del carico o un ulteriore sollevamento della stessa ruota. In caso di circuito doppio invece l’unità elettronica di controllo comanda una delle valvole di intercettazione bloccando il deflusso dal vano del cilindro. Detto blocco dell’oscillazione in ambo i casi avviene sempre lasciando libero il senso opposto di oscillazione in modo da permettere, per esempio per una correzione della sterzata, che le due parti del telaio articolato siano immediatamente libere di adattarsi alle condizioni attuali del terreno e/o del carico.

L’invenzione viene spiegata più da vicino in base ad un esempio di esecuzione preferenziale di un dispositivo di blocco automatico dell’oscillazione secondo un asse orizzontale fra le due parti di un telaio di un veicolo a sterzo articolato secondo l'invenzione, illustrato schematicamente nei disegni allegati i quali hanno scopo puramente esplicativo e non limitativo.

La Fig. 1 illustra schematicamente un veicolo a quattro ruote con sterzo articolato, provvisto di snodo con asse di rotazione orizzontale fra le due parti del telaio articolato, dotato di dispositivo automatico di blocco secondo l’invenzione.

La Fig. 2 à ̈ la vista dall’alto sul dispositivo di blocco secondo l'invenzione. La Fig. 2a à ̈ la vista laterale del dispositivo di blocco indicato in Fig. 2. La Fig. 3 à ̈ la sezione longitudinale secondo il piano di sezionamento lll-lll indicato in Fig. 2.

La Fig. 4 Ã ̈ la sezione longitudinale secondo il piano di sezionamento IV-IV indicato in Fig. 2.

La Fig. 5 Ã ̈ la sezione longitudinale secondo il piano di sezionamento V-V indicato in Fig 3.

La Fig. 6 Ã ̈ la sezione longitudinale secondo il piano di sezionamento VI-VI indicato in Fig. 3.

La Fig. 7 indica lo schema idraulico a circuito doppio del dispositivo di blocco secondo l’invenzione con ambo le valvole di intercettazione aperte in modo da non contrastare l'oscillazione dello snodo.

La Fig. 7a indica lo schema idraulico secondo la Fig. 7 con una delle valvole di intercettazione chiusa in modo da consentire l'oscillazione dello snodo esclusivamente verso sinistra, rimanendo bloccata verso destra. La Fig 8 indica lo schema idraulico a circuito unico del dispositivo di blocco secondo l’invenzione con le valvole deviatrici disposte in modo da non contrastare l'oscillazione dello snodo fra le due parti del telaio articolato del veicolo.

La Fig. 7a indica lo stesso schema idraulico illustrato in Fig. 7 con le valvole deviatrici disposte in modo da consentire l’oscillazione verso destra e contrastare l’oscillazione verso sinistra.

La Fig. 7b indica lo stesso schema idraulico illustrato in Fig. 7 con le valvole deviatrici disposte in modo da consentire l'oscillazione verso sinistra e contrastare l'oscillazione verso destra.

La Fig. 7c indica lo stesso schema idraulico illustrato in Fig. 7 con le valvole deviatrici disposte in modo da contrastare l’oscillazione in ambo i sensi.

Il dispositivo di blocco automatico D dello snodo 1h ad asse di rotazione orizzontale FI fra le due parti 1a, 1b del telaio di un veicolo a sterzo articolato K à ̈ costituito essenzialmente da un pistone a doppio effetto 4 provvisto nella parte mediana di cremagliera 4a impegnata su una corona dentata 11z solidale con una parte 11 b dello snodo 1 h, essendo alloggiato detto pistone 4 in un cilindro 3 fissato tramite viti 5 alla seconda parte 11 a dello stesso snodo 1h. I due vani Va, Vb del cinindro 3, chiusi dalle testate 3a, 3b, sono collegati fra di loro tramite un circuito idraulico doppio C1 , C2 ciascuna parte del quale à ̈ provvista di valvola di intercettazione M1 , M2 e di valvola di non ritorno Ra, Rb disposta in modo da contrastare l’uscita dell’olio dal rispettivo vano Va, Vb permettendo invece l’ingresso dell’olio passante in senso contrario proveniente passando per la valvola corrispondente di intercettazione dall’altro vano. Dette valvole di intercettazione M1 , M2 sono collegate 2e, 22e ad una unità elettronica di controllo E collegata 2s a sonde S atte a rilevare l’assenza di carico o il valore minimo di soglia di carico agente sulle singole ruote 2a, 2b supportate sule due parti 1 a, 1b del telaio articolato del veicolo.

Con il veicolo in condizioni di equilibrio stabile le sonde S rilevano un certo carico su tutte le ruote 2a, 2b e le valvole di intercettazione M1 , M2 sono entrambe aperte permettendo il flusso dell’olio in ambo i sensi fra i due vani Va, Vb, (Fig. 7), il pistone quindi può scorrere 4t liberamente in ambo i sensi e le due parti 1a, 1b del telaio articolato possono oscillare T fra di loro in modo che gli assali possano disporsi secondo le irregolarità del terreno garantendo un appoggio continuo e la presa efficiente per tutte le ruote 2a, 2b motrici. Questo comporta che, appena una delle sonde S che rilevano l'assenza di carico o un valore di soglia minimo di carico su una delle ruote 2a, 2b causato daH’instabilità del veicolo, l’unità elettronica di controllo E, collegata 2s a dette sonde S, comanda la valvola di intercettazione, collegata 2e, 20e al dispositivo di blocco D, in modo da bloccare il deflusso dell’olio da quello dei vani Va, Vb che si trova al lato opposto rispetto al lato della ruota a carico zero o minimo, ottenendo il blocco del movimento 4t del pistone 4 ed il blocco quel senso dell’oscillazione T che comporterebbe il peggioramento dell'instabilità del veicolo (Fig. 7a).

Secondo un ulteriore sviluppo dell’invenzione i due vani Va, Vb del cilindro 3 sono idraulicamente collegati fra di loro tramite un unico circuito C con due valvole deviatrici Ra, Rb, ciascuna munita, in corrispondenza di una delle due bocche di deviazione, di valvola di non ritorno Ra, Rb. Le valvole deviatrici sono collegate 2e, 20e all’unità elettronica di controllo E la quale à ̈ collegata 2s alle quattro sonde S previste in corrispondenza di ciascuna ruota 2a, 2b del veicolo. Le sonde S possono essere delle celle di carico o altri dispositivi per il rilevamento del carico agente su ciascuna delle ruote 2a, 2b, come per esempio dei cilindretti idraulici muniti di rilevatori di pressione o collegati idraulicamente all’unità elettronica di controllo E munita in questo caso di opportuni rilevatori di pressione. L’invenzione non esclude che, in sostituzione delle valvole deviatrici elettromagnetiche vengano usate valvole a comando idraulico collegate idraulicamente con i cilindri idraulici montati in sostituzione delle sonde S.

In condizioni di equilibrio stabile del veicolo il carico à ̈ distribuito sulle singole ruote 2a, 2b e le valvole deviatrici elettromagnetiche Ma, Mb assumono una posizione che permette il passaggio libero dell'olio contenuto nei due vani distinti Va, Vb del cilindro 3 da un vano all'alto in ambo i sensi permettendo lo spostamento libero 4t del pistone 4 in ambo i sensi e con ciò permettendo la rotazione incontrastata T in ambo i sensi della corona dentata 11z solidale con una parte del telaio articolato 1a del veicolo rispetto alla seconda parte 1b allo scopo che i due assali del veicolo possano adattarsi all'andamento del terreno sul quale si muove. Appena su una delle ruote 2a, 2b la sonda S rileva una diminuzione di carico sotto un valore di soglia, rispettivamente rileva l’assenza di carico, che significa che il veicolo à ̈ al limite del equilibrio stabile con pericolo di entrare in equilibrio instabile e di ribaltamento, l’unità elettronica di controllo E aziona la rispettiva valvola deviatrice elettromagnetica Ma, Mb in modo da bloccare quel senso del movimento 4t del pistone 4 che permetterebbe una ulteriore oscillazione T della corona dentata determinante il peggioramento dell’equilibrio del veicolo verso l'instabilità (Figg. 7a, 7b). Detta condizione di blocco in un senso però permette sempre il movimento del pistone in senso opposto e quindi l'oscillazione T della corona dentata 11z nel senso opposto, cioà ̈ l’adattamento immediato degli assali del veicolo all'andamento del terreno, per esempio in seguito ad una correzione di sterzo, alla variazione del terreno e/o alla variazione della posizione del carico applicato o portato dal veicolo.

Detto blocco del movimento 4t del pistone 4 in un senso, lasciando libero il movimento nel senso contrario, à ̈ reso possibile dalle valvole di non ritorno Ra, Rb in combinazione con le rispettive valvole deviatrici MA, Mb. In Fig. 7 a per esempio il pistone 4 può essere spostato 4t verso sinistra perché la valvola deviatrice elettromagnetica Ma permette il deflusso dell'olio dal vano Va del cilindro 3 verso la valvola di non ritorno Rb, la quale à ̈ disposta in modo da permettere il passaggio dell’olio verso la valvola deviatrice Mb ed attraverso la quale l’olio raggiunge il vano Vb del cilindro 3. Volendo invece spostare lo stesso pistone 4 in senso opposto esso risulta bloccato perché l’olio attraverso la valvola deviatrice Mb arriva fino alla valvola di non ritorno Rb la quale à ̈ disposta in modo da non permette il passaggio.

Soltanto in casi rari di funzionamento si può verificare il blocco del pistone 4 in ambo i sensi (Fig. 7c), quando le sonde S su due ruote disposte sullo stesso assale rilevano assenza di carico o un carico minimo di soglia.

Il cilindro 3 con pistone 4 convenientemente contiene al suo interno le condotte C, C1 , C2 necessarie per il passaggio dell'olio mentre le due testate 3a, 3b del cilindro convenientemente contengono le valvole di intercettazione M1 , M2, rispettivamente deviatrici Ma, Mb, e le rispettive valvole di non ritorno Ra, Rb, ottenendo in questo modo una costruzione estremamente compatta con gli organi di comando e collegamento in posizione protetta. Il riempimento del circuito idraulico e dei due vani Va, Vb del cilindro 3 avviene attraverso le apposite aperture previste sulle due testate 3a, 3b chiudibili tramite tappi A, B.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Dispositivo di blocco automatico dell’oscillazione (T) secondo un asse orizzontale (H) fra le due parti (1 a, 1b) del telaio di un veicolo a sterzo articolato (K) o convenzionale, comandato dai rilevamenti del carico su ogni singola ruota (2a, 2b) eseguiti da sonde (S) ed elaborati da una unità elettronica di comando (E) collegata (2e, 20e) al dispositivo idraulico di blocco (D) agente sullo snodo (1h) con asse orizzontale (H) di rotazione previsto fra le due parti (1a, 1b) del telaio articolato, caratterizzato dal fatto che il dispositivo consiste in un pistone idraulico a doppio effetto (4) alloggiato in un cilindro (3) chiuso da due testate (3a, 3b) formando due vani di cilindro (Va, Vb) collegati fra di loro idraulicamente da un circuito chiuso unico (C) o doppio (C1 , C2) comprendente due valvole deviatrici (Ma, Mb), rispettivamente due valvole di intercettazione (M1 , M2) e due valvole di non ritorno (Ra, Rb), che detto pistone (3) à ̈ provvisto nella zona mediana di cremagliera (4a) che ingrana su una corona dentata (11z) solidale con una parte (11 b) dello snodo (1 h), che il cilindro (3) à ̈ solidale con la seconda parte (11a) dello snodo (1 h) e che le valvole deviatrici elettromagnetiche (Ma, Mb), rispettivamente di intercettazione (M1 , M2) sono collegate (2e, 22e) all’unità elettronica di controllo (E) e comandate dalla stessa.
2. 2. Dispositivo di blocco automatico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che in caso di circuito idraulico doppio (C1 , C2), ciascuna delle due valvole di intercettazione (M1, M2) à ̈ collegata ad una valvola di non ritorno (Ra, Rb) disposta in modo da bloccare il deflusso dell’olio per permettere, alla valvola di intercettazione accoppiata aperta il deflusso dal vano al quale à ̈ collegata verso il secondo vano, bloccando però il deflusso da detto secondo vano verso il primo.
3. 3. Dispositivo di blocco automatico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che in caso di circuito unico (C), ciascuna delle due valvole deviatrici (Ma, Mb) Ã ̈ collegata con una delle due bocche di deviazione ad una valvola di non ritorno (Ra) disposta in modo da bloccare il flusso in uscita da detta bocca di deviazione e collegata dalla parte opposta alla condotta di collegamento (C) con la seconda valvola deviatrice.
4. 4. Dispositivo di blocco automatico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le valvole di intercettazione (M1 , M2), rispettivamente deviatrici (Ma, Mb), le valvole di non ritorno (Ra, Rb) e le rispettive condotte di collegamento sono alloggiate, rispettivamente ricavate, nella parete del cilindro (3), rispettivamente nelle testate (3a, 3b).
5. 5. Dispositivo di blocco automatico secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che le sonde (S) per il rilevamento del carico agente su ogni singola ruota (2a, 2b) possono essere delle celle di carico, degli interruttori elettrici di finecorsa azionati dai mozzi supportati mobili o dei rilevatori di pressione collegati a cilindretti idraulici azionati dai mozzi supportati mobili e che in quest’ultimo caso detti cilindretti possono essere collegati idraulicamente ad una unità di rilevamento della pressione o possono azionare direttamente le valvole di intercettazione (M1 , M2), rispettivamente deviatrici (Ma, Mb), le quali in questo caso sono del tipo ad azionamento idraulico.
6. 6. Dispositivo di blocco automatico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il rilevamento del carico minimo di soglia, rispettivamente dell’assenza di carico su una delle ruote (2a, 2b) inviato all'unità elettronica di controllo (E) comporta, assieme al comando delle valvole deviatrici (Ma, Mb) l'emissione di un segnale acustico e/o luminoso di avvertimento.