ITMI940189A1 - Servosterzo per veicoli, in particolare per motoscafi - Google Patents

Description

"Servosterzo per veicoli, in particolare per motoscafi".

Descrizione

L'invenzione concerne un servosterzo per veicoli, in particolare per motoscafi, con un organo di comando e con un dispositivo di comando che può essere da esso azionato, attraverso un tirante a fune dotato di un'anima e di una guaina, essendo collegate con il dispositivo di comando stesso, l'a nima, in modo diretto per via meccanica, e la guaine per via idraulica, attraverso una valvola di comando ed un cilindro di regolazione.

I dispositivi di questo tipo sono stati resi noti per esempio dai testi US-PS 4295 833, ov vero DE-A140 39 425, e vengono utilizzati, ad esem pio, per i motoscafi di maggiore potenza, che posso no essere fatti curvare soltanto in modo assai difficoltoso in assenza dell'ausilio dinamico ottenuto in questo modo per via idraulica. Viene, a tale pro posito, adottato il principio del confronto fra for ze, cosicché, a fronte dell'azionamento dell'argano di comando (in particolare l'azionamento manuale di un volantino di comando o simili), viene non solo esercitato un momento torcente sul dispositivo di comando in virtù del collegamento meccanico esisten te attraverso l'anima del tirante a fune, bensì vie ne anche al tempo stesso governato il collegamento del mezzo in pressione verso la camera di lavoro di volta in volta desiderata del cilindro di regolazio ne, ovvero dalla medesima, cosicché la forza di sterzatura esercitata sull'organo di comando, ovvero sull'apposito volantino, viene incrementata nella direzione necessaria. L'azionamento della valvola di comando idraulica ha luogo, a tale proposito, per effetto della deformazione del tirante a fune verificatasi; allorché, ad avvenuto spostamento del dispositivo di comando, viene nuovamente eliminata la deformazione del tirante a fune, attraverso l'or gano di comando, la valvola di comando ritorna nuovamente nella sua posizione centrale, e dunque lo spostamento del dispositivo di comando stesso risul ta concluso.

Uno svantaggio dei dispositivi di questo genere già conosciuti va ricondotto in modo particolare al fatto che i servosterzi di questo tipo co stituiscono di per sè stessi circuiti di regolazione ad anello chiuso, che sono tendenzialmente soggetti, in conseguenza delle inevitabili tolleranze ovvero del gioco nel tirante a fune, nelle viti e simili, assai facilmente ad oscillazioni, la qual cosa può comportare taluni problemi in fase di ster zatura .

L'obiettivo proposto alla presente invenzione è quello di migliorare un servosterzo del tipo richiamato all'inizio in maniera tale da annulla re gli svantaggi indicati a carico dei dispositivi di questo tipo già conosciuti, ed in modo tale da impedire con mezzi semplici le oscillazioni nel cir cuito di regolazione del sistema di ausilio idrauli co alla sterzatura.

Questo obiettivo viene raggiunto, secondo la presente invenzione, considerando un dispositivo del tipo richiamato all'inizio, in virtù del fatto .

che la guaina, ovvero il pistone di comando con essa collegato, della valvola di comando, presentano un dispositivo di smorzamento preposto allo smorzamento dello spostamento in senso assiale del pistone di comando medesimo. Quando ora il servosterzo viene portato in oscillazione per effetto di una forza perturbante o a causa di altre circostanze, nel modo sopra descritto, e quindi il pistone di co mando della valvola di comando subisce uno spostamento in senso assiale, allora questo stesso sposta aento viene attenuato, mediante il dispositivo di smorzamento sopra descritto, in entrambe le direzio ni di spostamento possibili, cosicché il pistone di comando stesso, e quindi il complesso idraulico del lo stesso servosterzo, ritornano entro tempi brevis simi nuovamente nella posizione centrale ovvero di riposo. Di principio sarebbe altresì possibile incorporare a tal fine nei canaletti di afflusso e de flusso del cilindro di regolazione idraulico, anche opportune valvole a farfalla per lo smorzamento idraulico del movimento del pistone di regolazione medesimo. Nonostante il fatto che questo tipo di smorzamento risulti piuttosto efficace, esso risulta tuttavia relativamente costoso in fase di fabbricazione, di montaggio e di manutenzione, e non risulta pertanto idoneo per tutti i casi di utilizzo, mentre la soluzione sopra descritta, in accordo con la presente invenzione, assicura, per contro, l'influenzamento diretto, ed ottenuto in modo relativamente agevole, del movimento del pistone di comando.

Secondo un'ulteriore forma esecutiva dell'invenzione, è previsto che il dispositivo di smor zamento presenti un pistone di smorzamento fissamen te montato sulla guaina ovvero sul pistone di coman do, il quale si immerga di volta in volta in una di due camere di smorzamento riempite d'olio e previste su entrambi i lati, per effettuare lo smorzameli to per via idraulica.<’ >Ciò comporta un tipo di smorzamento particolarmente semplice del movimento del pistone di comando, operante peraltro in modo pressoché privo di attrito e praticamente senza richiedere manutenzione.

In quest'ultimo caso risulta particolarmente vantaggiosa un'altra forma esecutiva dell'invenzione, secondo la quale il pistone di smorzamento presenta, su entrambi i lati rispetto alla posizione centrale della guaina, ovvero del pistone di comando, una corsa libera e non soggetta a smorzamento, prima di effettuare l'introduzione, finalizzata allo smorzamento, nella camera di smorzamento corrispondente. In questo modo, nella zona della po sizione centrale dei componenti idraulici del servosterzo si possono verificare rapidi movimenti di compensazione non attenuati, la qual cosa può essere sfruttata, per esempio, allo scopo di contrastare prontamente effetti di retroazione da parte del dispositivo di comando. Inoltre, questi tratti di spostamento non soggetti a smorzamento consentono anche una alimentazione relativamente agevole dell'olio, ovvero del mezzo idraulico, alle camere di smorzamento, anche in occasione della messa in eser cizio iniziale del servosterzo.

Secondo un''altra variante oggetto déll'in venzione, nel pistone di comando può essere prevista un'incisione che è collegata, nella posizione centrale del pistone di comando, attraverso una camera anulare, con entrambe le camere di smorzamento. Grazie a questo accorgimento, viene garantita una sicura alimentazione dell'olio alle camere di smorzamento .

Le camere di smorzamento possono tuttavia essere alimentate con il mezzo idraulico, secondo un'ulteriore forma esecutiva preferita dell'invenzione, anche a mezzo di fori ovvero canali separati, non risultando più, in tal caso, inevitabili i tratti liberi di spostamento sopra citati, ovvero i tratti negativi di ricoprimento corrispondenti, per l'alimentazione dell'olio alle camere di smorzamento.

La presente invenzione viene qui di segui to più dettagliatamente commentata in base agli esempi esecutivi rappresentati schematicamente nei disegni, ove:

la figura 1 rappresenta, a tale proposito, una sezione trasversale di un servosterzo oggetto dell'invenzione;

le figure 2 e 3 illustrano ciascuna una rappre sentazione ingrandita del dettaglio II di figu ra 1, in corrispondenza di posizioni diverse del servosterzo stesso; e

la figura 4 rappresenta in sezione un particolare di un altro esempio esecutivo in modo cor rispondente alle figure 2 e 3.

Il servosterzo rappresentato schematicamente in figura 1 è essenzialmente costituito da un volantino 1, che funge in questo caso da organo di comando, da un'unità costruttiva 2, che serve per coadiuvare per via idraulica lo sterzo, e da un dispositivo di comando 3, per esempio il timone o il cosiddetto propulsore bi-elica di un motoscafo. A prescindere da ciò, il dispositivo di comando 3 potrebbe essere anche naturalmente integrato nel sistema di sterzatura di un veicolo stradale, ovvero potrebbe agire su di esso. Per quanto riguarda l'esempio esecutivo qui rappresentato, sia il dispositivo di comando 3, che anche l'unità costruttiva 2, sono alloggiati in modo orientabile ciascuno attorno ad un asse 4, stabilmente installato per esempio nel corpo di un motoscafo non qui ulteriormente rap presentato.

Il volantino 1 è installato in posizione fissa, anche in questo caso in modo non qui rappresentato, per esempio'nel corpo dello scafo. A parti re dal volantino 1, un tirante a fune 5, che dispone di una guaina 6 e di un'anima 7, porta all'unità costruttiva 2, la quale è essenzialmente costituita dalla valvola di comando 8 e da un cilindro di rego lazione 9. Nel cilindro di regolazione 9 stesso sono installati un pistone di regolazione 10 e la relativa biella 11. Questa biella 11 è portata all'esterno ermeticamente attraverso l'alloggiamento 12, in modo non qui ulteriormente rappresentato, ed è collegata per accoppiamento geometrico con una leva 13, la quale si trova, per parte sua, in collegamen to, attraverso una vite 14, con il dispositivo di comando 3.

Il pistone 15 installato nel corpo 12 del. la valvola di comando 8 è realizzata in questo caso sotto forma di cursore, ed è collegato, attraverso un dado filettato 16, con la guaina 6 del tirante a fune 5. La tenuta del pistone 15 verso l'esterno viene assicurata su ciascuno dei lati superiore ed inferiore, nella rappresentazione, tramite una guar nizione 20. Una vite 25 collega inoltre la leva 13 con l'anima 7, realizzando in tal modo un collegamento stabile fra l'anima 7, la leva 13 e la biella 11.

L'alloggiamento 12 è provvisto dei necessari collegamenti con una pompa 26 per il mezzo in pressione e di un collegamento 27 che porta al serbatoio non qui illustrato più in dettaglio. Par mez zo di un canale 28, la camera anulare 29 è collegata con la camera 30 del cilindro, che è realizzata sul lato del cilindro di regolazione 9 opposto alla biella 11. Un ulteriore canale 31 collega, per parte sua, la camera anulare 32 nella valvola di coman do 8, con la camera 33 del cilindro posta sul lato della biella 11 stessa. Le due camere anulari 34 e 35 per il collegamento al serbatoio sono collegate l'una all'altra attraverso un foro, non qui rappresentato.

Il servosterzo qui illustrato funziona in base al principio del confronto fra forze. In seguito all'azionamento del volantino 1, viene non solo esercitato sul dispositivo di comando 3 un momento torcente in virtù del collegamento meccanico esistente per mezzo dell’anima 7, bensì vengono anche governati nello stesso tempo, a seconda delle specifiche esigenze del caso, l'alimentazione, ovvero il prelievo del mezzo in pressione, verso la camera 30 del cilindro ovvero rispettivamente dalla camera 33 del cilindro stesso, cosicché la forza di sterzatura venga incrementata·nella direzione desiderata. L'azionamento del pistone 15 della valvola di comando 8 viene, a questo proposito, ottenuto me diante una deformazione del tirante a fune 5. Quando, una volta avvenuto lo spostamento del dispositivo di comando 3, viene eliminata la deformazione del tirante a fune 5, il pistone 15 ritorna nuovamente nella sua posizione centrale, cosicché risulta concluso lo spostamento del dispositivo di coman do 3.

Nella posizione centrale del pistone 15, le due camere 30 ovvero 33 del cilindro sono collegate, ciascuna in assenza di pressione, con il collegamento 27 al serbatoio, attraverso i due canali 28 e 31 e le camere anulari 34 e 35.

L'azionamento del servosterzo attraverso il tirante a fune 5 avviene nel modo qui appresso descritto. Se il volantino 1 viene ruotato verso sinistra in senso antiorario, l'anima 7 del tirante a fune viene sollecitata a trazione, venendo esercitata sul pistone di regolazione, attraverso la vite 25, la leva 13 e la biella 11, una forza agente nella direzione di "ingresso". Allo stesso modo, il dispositivo di comando 3 si muove, quindi, nel desiderato verso di rotazione in senso orario. L'anima 7 del tirante a fune 5 tende ora ad assumere, all'interno della guaina 6, una condizione di distensione, adattandosi, la guaina 6 stessa, a questa condizione, mentre il pistone 15 viene spostato verso il basso nella rappresentazione in figura. In questa posizione è attivato il collegamento 26 del mezzo in pressione, attraverso la camera anulare 36, il canale 31 e la camera 33 del cilindro; allo stesso modo, la camera del cilindro è collegata con il collegamento al serbatoio 27. Questo ha per conseguenza il fatto che il mezzo in pressione che affluisce nella camera 33 del cilindro provoca lo spo stamento del pistone di regolazione 11, parimenti nella direzione di "ingresso". Il desiderato azionamento del servosterzo ha quindi luogo con l'ausilio del cilindro di regolazione 9.

In caso di movimento in senso orario del volantino 1, vanno unicamente invertite le direzioni di spostamento sopra descritte, venendo spostato, il pistone di regolazione 10, nella direzione di "uscita".

Come si può osservare dalla descrizione sopra riportata del servosterzo, si tratta, a questo proposito, di un circuito di regolazione ad anello chiuso. Poiché, per esempio, per ragioni di ordine costruttivo, non si può evitare nel tirante a fune 5, nei rotismi dello sterzo 17, nelle viti 25 e 14, e così via, la presenza di giochi, questo circuito di regolazione è tendenzialmente soggetto ad oscillazioni in condizioni diverse, le quali pre giudicano naturalmente la funzionalità e l'utilità più generale del servosterzo stesso. Onde evitare questi svantaggi è previsto che la guaina 6, ovvero il pistone di comando 15, con essa collegato, della valvola di comando 8, presentino un dispositivo di smorzamento 18 preposto allo smorzamento dello spostamento in senso assiale del pistone di comando 15. Nel dispositivo di smorzamento 18 viene, a tal fine, previsto un pistone di smorzamento 19, fissamente installato sul pistone di comando 15, il quale, per effettuare lo smorzamento per via idraulica del movimento in senso assiale del pistone di comando 15 medesimo, si immerge di volta in volta in una delle due camere di smorzamento 24 riempite d'olio e previste su entrambi i.lati. Questo pistone di smorzamento 19 dispone, su entrambi i lati rispetto alla posizione centrale della guaina 6, ovvero del pistone di comando 15, di una corsa libera non soggetta a smorzamento, fino al raggiungimento dell'introduzione finalizzata allo smorzamento nella corrispondente camera di smorzamento 24, in maniera tale da ottenere, immediatamente attorno alla posizione centrale, una libera mobilità, non soggetta a smorzamento, per il pistone di comando 15.

Giacché, ad esempio all'inizio di un viag gio con un motoscafo equipaggiato con un servosterzo siffatto, le camere di smorzamento 24 non sono probabilmente riempite d'olio idraulico, consideran do la variante esecutiva rappresentata nelle figure da 1 a 3, si crea, a partire dalla camera anulare 34, - attraverso un tratto negativo di ricoprimento 21, un'incisione 22 (nel pistone di comando 15), un tratto negativo di ricoprimento 23 nella camera di smorzamento 24, un ulteriore tratto negativo di ricoprimento 36, un'incisione 37 nell'alloggiamento 12 e il tratto negativo di ricoprimento 38 - un col legamento fino alla camera di smorzamento 24 posta inferiormente nella rappresentazione in figura, in modo da assicurare un'alimentazione ineccepibile dell'olio idraulico verso il dispositivo di smorzamento 18.

Per quanto riguarda la forma esecutiva rappresentata, viene realizzato un collegamento per accoppiamento geometrico fra il pistone di comando 15 ed il pistone di smorzamento 19 per mezzo di anelli di sicurezza 39. Come arresto per il possibile spostamento del pistone di comando 15 si sfrutta, verso l'alto, l'interazione fra il pistone di smorzamento 19 ed il corrispondente risalto nell'al loggiamento 12, mentre, verso il basso, il pistone di smorzamento 19 stesso è a contatto, al termine dello spostamento consentito del pistone di comando 15, con un anello 40 ivi inserito.

Qualora l'unità di servosterzo qui rappre sentata venga portata in oscillazione per effetto di una forza perturbante o a causa di altre circostanze, cosicché il pistone di comando 15 venga per esempio spostato verso il basso nella rappresentazione, allora risulta possibile effettuare questo spostamento, a partire dalla posizione centrale che può essere osservata nella figura 1, in assenza di smorzamento, soltanto fino a quando, con riferimento alla figura 3, vengono percorsi i brevi tratti negativi di ricoprimento 38; successivamente, l'olio deve fluire nella corrispondente camera di smor zamento 24 inferiore, attraverso la fessura 41, mediante la qual cosa il pistone di comando 15 subisce uno smorzamento per via idraulica e viene stabilizzato il servosterzo.

Considerando uno spostamento del pistone di comando 15 verso l'alto nella rappresentazione (con riferimento alla figure 2), il pistone di smor zamento 19 percorre in primo luogo il tratto negativo di ricoprimento 36, venendo chiuso anche il tratto negativo di ricoprimento in corrispondenza della posizione 23. In tal modo risulta intercettata la corrispondente camera di smorzamento 24, e lo olio idraulico viene forzato al flusso attraverso la fessura 42. Anche in questo modo viene effettuato per via idraulica lo smorzamento del pistone di comando 15 e quindi, in modo corrispondente, dello intero servosterzo.

I tratti negativi di ricoprimento sopra citati hanno, oltre alla funzione di assicurare la alimentazione dell'olio verso le camere di smorzamento 24, anche eventualmente quella di consentire, a fronte del verificarsi di repentine forze di reazione di breve durata derivanti dal dispositivo di comando 3, il verificarsi di brevi movimenti non soggetti a smorzamento, e quindi rapidi, di reazione del pistone di comando 15, in modo tale da compensare queste forze di reazione.

L'altra forma esecutiva di cui alla figura 4 si differenzia essenzialmente da quella finora commentata soltanto per il fatto che ora le camere di smorzamento 24 vengono alimentate con olio idrau lico attraverso un foro separato, ovvero un canale 43, in collegamento con la camera anulare 34. Per quanto attiene agli altri accorgimenti e vantaggi della forma esecutiva di cui alla figura 4, al fine di evitare ripetizioni, si fa espressamente rimando alle forme esecutive sopra commentate con riferimen to alle figure da 1 a 3.

A prescindere dal sistema di smorzamento per via idraulica sopra rappresentato e descritto, per quanto riguarda il pistone di comando 15, il dispositivo di smorzamento 18 potrebbe naturalmente essere configurato anche in altre forme idonee e già conosciute; cosi sarebbe per esempio assolutamente possibile prevedere uno smorzamento per attri. to o simili a condizione che si possano in tal modo sopprimere nel loro complesso indesiderate oscillazioni nel movimento del pistone di comando, ovvero del servosterzo.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Servosterzo per veicoli, in particolare per motoscafi, con un organo di comando e con un dispositivo di comando che può essere da esso azionato, attraverso un tirante a fune dotato di una anima e di una guaina, essendo collegate con il dispositivo di comando stesso, l'anima, in modo direte to per via meccanica e, la guaina, per via idraulica, attraverso una valvola di comando ed un cilindro di regolazione, caratterizzato dal fatto che la guaina (6) ovvero il pistone di comando (15) con es sa collegato, della valvola di comando (8), presentano un dispositivo di smorzamento (18) preposto al lo smorzamento dello spostamento in senso assiale del pistone di comando (15) medesimo.
2. 2. Servosterzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di smorzamento (18) presenta un pistone di smorzamento (19), montato in modo fisso sulla guaina (6) ovvero sul pistone di comando (15), il quale si immerge di volta in volta in una delle due camere di smorzarnen to (24) riempite d'olio e previste su entrambi i la ti, allo scopo di effettuare lo smorzamento per via idraulica .
3. 3. Servosterzo secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il pistone di smorzamento (19) dispone su entrambi i lati rispetto al la posizione centrale della guaina (6) ovvero del pistone di comando (15), di una corsa libera non soggetta a smorzamento prima di effettuare l'introduzione finalizzata allo smorzamento nella camera di smorzamento (24) corrispondente.
4. 4. Servosterzo secondo le rivendicazioni 1, 2, oppure 3, caratterizzato dal fatto che nel pi stone di comando (15) è prevista un'incisione (22) che, nella posizione centrale del pistone di comando (15) stesso, è collegata, attraverso una camera anulare (34), con entrambe le camere di smorzamento (24).
5. 5. Servosterzo secondo le rivendicazioni 2, oppure 3, caratterizzato dal fatto che le camere di smorzamento (24) sono alimentate con il mezzo idraulico attraverso fori separati ovvero canali (22 43) .