ITMO940056A1 - Ammortizzatore idraulico a reazione autocorretta - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale dal titolo: "AMMORTIZZATO-RE IDRAULICO A REAZIONE AUTOCORRETTA",

L'invenzione concerne: un ammortizzatore idraulico a reazione autocorretta ossia un ammortizzatore che, pur essendo completamente idraulico, cioè privo di camere con areiformi in pressione od emulsioni di areiformi con liquidi, consente la modulabilità della reazione, con scopi opposti, sia in compressione sia in estensione.

Lo stato della tecnica non comprende ammortizzatori completamente idraulici a reazione autocorretta. Comprende, invece, vari tipi di ammortizzatori ove il liquido idraulico é spinto ad attraversare luci a sezione differenziata e/o regolabile, dette strozzature tali da influire sulla velocità di cedimento, sotto l ’azione della forza sollecitante, e/o sulla velocità di estensione degli attacchi dell'ammortizzatore, nel momento di scarico di esso.

Inoltre, sono noti dispositivi di correzione dell'assetto nei veicoli, realizzati mediante cilindri anulari idraulici a semplice o doppio effetto che spostano il punto di reazione della molla rispetto all'ammortizzatore, sempre di tipo noto, richiedendo perciò circuiti esterni idraulici od elettroidraulici di comando e correzione.

Peraltro, ogni ammortizzatore di tipo noto deve, se non é previsto col funzionamento ad emulsione di liquido ed aria o gas, presentare un accumulatore pneumo-idraulico di liquido integrato od associato lateralmente al corpo di esso ammortizzatore, al fine di compensare la variazione di volume dovuta all'ingresso dello stelo in una delle due camere del cilindro.

Tale disposizione rende ogni ammortizzatore soggetto ad una soglia di forza d'intervento non nulla e dipendente dalla pressione minima nel detto accumulatore ed in relazione alla sezione dello stelo.

Tale stato della tecnica è suscettibile di notevoli perfezionamenti, con riguardo alla possibilità di svincolare la forza di reazione dell'ammortizzatore dalla presenza o meno dell'accumulatore pneumo-idraulico e renderla direttamente correlata al carico sopportato dall'ammortizzatore.

Da quanto precede deriva la necessità della risoluzione del problema tecnico di modificare la risposta dell'ammortizzatore in funzione del carico istantaneo applicato tra gli attacchi, compensando l'aumento di volume dovuto all'ingresso dello stelo del pistone nel cilindro dell'ammortizzatore in modo da favorire nel contempo la correzione della reazione alla sollecitazione applicata.

L’invenzione risolve il problema tecnico suddetto, adottando un ammortizzatore costituito da: un primo cilindro idraulico a doppio effetto, associato ad un elemento elastico, posto tra l'attacco dell'ammortizzatore sullo stelo del primo cilindro e l'involucro esterno del detto primo cilindro, per il recupero della posizione al termine della sollecitazione dinamica esterna, dotato di pistone con luci di riflusso del liquido idraulico da una camera all'altra; un secondo cilindro idraulico a semplice o doppio effetto, collegato in serie al precedente in modo che le due camere prive di stelo sono in comunicazione diretta, a costituire camera di correzione a volume varabile; il secondo attacco dell'ammortizzatore rigidamente connesso con lo stelo od il corpo del detto secondo cilindro; le due camere del primo cilindro ed il secondo cilindro riempite di liquido idraulico in quantità prefissata, ma inferiore al volume totale delle dette camere calcolato con il massimo d'estensione dei pistoni e dei relativi steli

Adottando, inoltre: organi di controllo del riflusso del liquido attaverso le luci del pistone del detto primo cilindro costituiti da lamelle discoidali, flessibili o non, di cui almeno quella presente dal lato opposto allo stelo, regolabile dall'esterno tramite un'asta interna allo stelo stesso agente su di essa per mezzo di un elemento elastico.

Adottando, inoltre: il detto secondo cilindro costituito da un cilindro a doppio effetto con la camera anulare dal lato dello stelo collegata all'esterno. Adottando, più ancora: la detta camera anulare del secondo cilindro collegata, mediante linea idraulica interna al pistone od esterna, alla camera di correzione in modo da rigenerare il liquido defluente, durante la ritrazione, dalla detta camera anulare, perciò costituente la camera di rigenerazione, nella camera di correzione.

Adottando, in combinazione ad una o più delle caratteristiche precedenti: il diametro del secondo cilindro idraulico di diametro maggiore del diametro del del detto primo cilindro, al fine di contenerne gli ingombri assiali.

Adottando, inoltre: il diametro dello stelo del detto primo cilindro minore del diametro dello stelo del detto secondo cilindro.

Adottando, inoltre: la detta linea idraulica di collegamento tra le camere di correzione e di rigenerazione comprendente una valvola unidirezionale di non ritorno in parallelo ad una valvola di strozzamento regolabile anche durante il funzionamento.

Adottando, infine, in combinazione ad una o più delle caratteristiche precedenti: un accumulatore pneumoidraulico collegato alla detta camera di correzione, direttamente o tramite una valvola di strozzamento ed intercettazione.

I vantaggi ottenuti da questa invenzione risultano nella massima adattabilità alla variazione delle sollecitazioni e delle reazioni che 1'ammortizzatore sviluppa nelle varie situazioni di carico.

infatti tale adattabilità è resa possibile dalla presenza della pressione, nella camera inferiore del cilindro e nella camera di correzione, dipendente esclusivamente dal carico istantaneo applicato, a meno di un'eventuale pre-presurizzazione generata dal detto accumulatore; il ritorno del pistone, cioè l'estensione dell'ammortizzatore, é funzione, oltre che della molla e delle luci di riflusso, anche della detta pressione nelle camere inferiore e di correzione direttamente funzione del carico istantaneo applicato agli attacchi. Le disposizioni più sopra indicate, consentono l'autoadattabilità della risposta, cioè dello smorzamento, senza richiedere necessariamente dispositivi esterni che modifichino le caratteristiche dell'ammortizzatore. Infine, si ottiene agevolmente la correzione del livello di equilibrio dell'ammortizzatore, pompando liquido all'interno delle camere dell'ammortizzatore, si realizza così una diversa quota di equilibrio con una maggior distanza tra gli attacchi.

Alcuni modi di attuare l'invenzione sono illustrati, a puro titolo esemplificativo, nelle tre tavole di disegno allegate in cui Figura 1 è la sezione longitudinale di un ammortizzatore con reazione autocorretta in forma compatta; Figura 1A é lo schema idraulico dell'ammortizzatore secondo l'invenzione; Figura 2 è la rappresentazione schematica dell'ammortizzatore in posizione estesa; Figura 3 è un'analoga rappresentazione come Figura 2, ma in posizione ritratta; Figura 4 é il digramma della risposta caratteristica con diversi modi di montaggio e/o funzionamento; Figura 5 è l'applicazione di un accumulatore pneumo-idraulico di tipo noto ed il controllo dell'effetto di rigenerazione idraulica con strozzamento regolabile unidirezionale; Figura 6 è l'estremità inferiore di un ammortizzatore idraulico secondo il trovato con il secondo cilindro di correzione di diametro uguale al diametro del primo cilindro.

Sono indicati: con 1, Figura 1, un tubo cilindrico entro cui é mobile un pistone 2 di tipo noto, dotato di luci 3 e 4 calibrate e conformate, per il flusso del liquido tra la camera 5 superiore e la camera 6 inferiore nei due sensi, contro l'azione della lamella 7 di occlusione della luce 3 per il controllo della estensione, contrastata da una molla elicoidale 8 registrabile, e della lamella 9 flessibile ad occludere la luce 4 per il controllo della ritrazione; con 10 lo stelo cavo contenente l'asta 11 di regolazione della detta molla 8, mediante la rotazione dell'attacco superiore 12 rispetto al disco 13 di guida ed appoggio della molla elicoidale 14 di reazione; con 15 un anello di appoggio della detta molla 14 reso solidale e posto all'esterno del tubo cilindrico 1; con 16 la testa, di tipo noto, di chiusura della camera 5 superiore e di guida dello stelo 10; con 17 una camera cilindrica di correzione in collegamento diretto con la camera 6 inferiore a costituirne prolungamento; con 18 il pistone anulare applicato nell'estremità inferiore 19 ed all'esterno del detto tubo cilindrico 1, separante la camera anulare di rigenerazione 20 dalla camera 17 di correzione; con 21 il corpo del secondo cilindro esterno al tubo 1, corpo dotato dell'attacco inferiore 22 dell'ammortizzatore; con 23 la testa di chiusura della detta camera anulare 20, testa dotata di foro di guida del detto tubo cilindrico 1 formante stelo; con 24 un condotto di collegamento della camera di rigenerazione 20 con l'esterno; con 25 un condotto di collegamento della camera di correzione 17 con l'esterno; con 26 la linea idraulica schematica di collegamento tra le due camere di correzione e di rigenerazione, tramite i rispettivi condotti 25 e 24. Sono, inoltre, indicati: con DS, Figura 2, il diametro dello stelo 10; con DP il diametro del pistone 2; con DT il diametro esterno del tubo cilindrico 1, coincidente col diametro interno della camera anulare di rigenerazione 20; con DC il diametro della camera di correzione 17, coincidente col diametro esterno della camera anulare di rigenerazione 20 e con il diametro del pistone anulare 18; con F, Figura 3, la forza esterna sollecitante l'ammortizzatore, somma istantanea della forza (carico) normalmente applicata e della forza varibile da ammortizzare; con CA la corsa di ritrazione dell'ammortizzatore e CT la corsa di correzione in senso opposto del pistone anulare 18 e conseguentemente del tubo cilindrico 1 e dell'anello d'appoggio 15 della molla elicoidale 14; con 27, Figura 4, la retta caratteristica di proporzionalità tra la forza F e la pressione P del liquido nelle camere 5, 6, 17 e 20, in presenza di rigenerazione tra queste ultime due; con 28 un'analoga retta caratteristica, per un medesimo dimensionamento dei costituenti, ma con la camera anulare 20 posta in collegamento con l'esterno; con 29 e 30 due rette caratteristiche analoghe alle precedenti, ma spostate della pressione di presurizzazione PP, generata da un accumulatore pneumo-idraulico 31, Figura 5, di tipo noto.

Sono, infine, indicati: con 32 la valvola d'intercettazione e strozzamento nella linea idraulica schematica 33 di collegamento tra il detto accumulatore 31 ed li condotto 25 della camera di correzione 17; con 34 la valvola di non ritorno unidirezionale accoppiata ad una strozzatura 35 regolabile, inserite nella linea idraulica 36 di controllo dell'effetto di rigenerazio ne tra le camere 17 e 20; con 37, Figura 6, un pistone anulare con diametro pari al diametro interno al tubo cilindrico 1, ma esterno ad un tubo cilindrico di minor diametro 38, a costituire stelo cavo, a cui é fis sato rigidamente ed a tenuta un attacco inferiore 39; con 40 la camera di correzione ricompresa tra la came ra inferiore 6 ed il pistone 37; con 41 il corpo infe riore al detto tubo cilindrico 1 di guida del detto tubo cilindrico di minor diametro 38 e del pistone 37; con 42 una camera anulare di rigenerazione, collegata con un condotto 43 all'esterno; con 44 il condotto di collegamento con l'esteno delle camere 6 e 40; con 45 la valvola di non ritorno unidirezionale accoppiata ad una strozzatura 46 regolabile, inserite nella linea idraulica 47 di controllo dell'effetto di rigenerazione tra le camere 42 e 40.

Il funzionamento dell'ammortizzatore avviene nel modo seguente: in presenza di una sollecitazione esterna, la forza F di Figura 3, i due attacchi 12 e 22 o 39 si avvicinano per la compressione della molla 14 ed il flusso di liquido dalla camera 6 inferiore alla camera 5 superiore, attraverso la luce 4 controllata dalla lamella flessibile 9; terminata la ritrazione la successiva estensione é controllata dalla lamella 7 caricata dalla molla elicoidale 8, così da permettere una veloce estensione se nel frattempo la pressione nella camera 6 é scesa a zero od a valori corrispondenti al normale carico sopportato dall‘ammortizzatore: l'estensione avviene così molto velocemente perché la lamella 7, premuta dalla molla 8 con forza minore e proporzionale alla pressione nella cmera 6, si solleva più facilmente dalla luce 3; al contrario se, dopo la ritrazione, permane una forza F elevata, tale da premere sul piattello dell'asta di regolazione 11 e quindi sulla detta molla 8, così da permettere alla lamella 7 solo lievi scostamenti dalla luce 3, la estensione risulta frenata in modo più marcato più elevata è la forza F e, perciò, più elevata é la pressione P del liquido nella camera inferiore 6: se in questa situazione si manifesta un'ulteriore aumento della forza F essa viene compensata con la cedevolezza dell'ammortizzatore e l'ulteriore compressione della molla 14.

Stante le basse pressioni il liquido impiegato, olio idraulico, può essere considerato incompressibile, cioè non presenta diminuzioni di volume specifico nel campo delle pressioni di lavoro: 1'ammortizzatore secondo l'invenzione presenta, perciò, la costanza del volume totale delle camere 5 e 6 del cilindro e della camera di correzione 17 o 40 in tutte le condizioni; se è presente il collegamento 26, 36 o 47 della camera di rigenerazione 20 o 42, il suo volume entra nella somma che resta costante.

La camera di correzione 17, 40, essendo a volume varatile ed essendo in diretto collegamento, a costituire un unico volume (6+17, Figura 1A), con la camera inferiore 6 compensa l'effetto dello stelo 10 entrante nella camera superiore 5 anulare; la compensazione avviene con espulsione del secondo pistone 18, 38, e con la costanza del volume totale delle tre camere 5, 6 e 17 o 40; l'effetto di rigenerazione, poi, tra le camere anulari 20 o 42, quando sono collegate alla rispettiva camera di correzione, evidenzia l’effetto di correzione per un ulteriore apporto di volume di liquido; la costanza del volume avviene ora per somma dei volumi delle quattro camere 5, 6 e 17,20 o 40,42 .

La particolare disposizione dei due cilindri in serie, riempiti solo di un predeterminato volume di liquido, realizza un collegamento meccanico fluido tra i due attacchi 12 o 22,39 dell'ammortizzatore, anche se é interposto un fluido, appunto l'olio idraulico, incompressibile: ne consegue che la reazione dell1ammortizzatore é limitata alla sola presenza di una forza esterna che mantiene in pressione tutte le camere costantemente tra loro collegate, perché venedo meno la forza esterna viene meno anche la reazione ad essa, come é ben noto nel comportamento ideale dei vincoli, inoltre, stante la particolare compensazione dei volumi, ne consegue che non é più necessaria l'adozione di un accumulatore pneumo-idraulico per compensare le variazioni di volume all'interno di una delle camere del cilindro dell'ammortizzatore, ma il costante collegamento reciproco porta alla mutua compensazione. Correzioni costruttive al fine di ottenere rette caratteristiche di diversa inclinazione, come rappresentato in Figura 4, si possono predisporre collegando le camere di rigenerazione 20 o 42 all'aria: con pari dimensionamenti si ralizza una minore pendenza della retta di proporzionalità tra la forza F e la pressione P del liquido nelle camere; oppure, variando i dimensionamenti degli steli, DS e DT nel caso di Figura 1, o dei diametri degli steli 10 e 38 nel caso di Figura 6, e dei diametri dei pistoni, DP e DC nel caso di Figura 1, o dei diametri del pistone 2 e 37 nel caso di Figura 6, si modifica la retta caratteristica suddetta a piacimento. La relazione che risulta così modificata é tra la corsa di ritrazione CA e la corsa di correzione CT, permettendo la realizzazione di qualsiasi particolare risposta dell’ammortizzatore che il progettista richieda all'ammortizzatore.

L'adozione in combinazione alla caratteristica disposizione dei cilindri in serie del controllo unidirezionale della rigenerazione, in presenza del collegamento di rigenerazione 36 o 47, consente di modificare a piacimento ed in modo dissimmetrico l’effetto di rigenerazione del fluido dalle rispettive camere 1 o 42 mediante 1'utilizzatione di un valvola di strozzamento 35 o 46, regolabile a piacere anche durante il funzionamento, e della valvola di non ritorno 34 o 45 che obbliga il liquido ad attraversare il detto strozzamento durante la fase di ritrazione: ne consegue un effetto di correzione della reazione a valori più elevati.

L'ammortizzatore secondo la presente invenzione può essere dotato di un accumulatore pneumo-idraulico 31 di tipo noto, collegato alla camera di correzione 17 o 40, mediante la linea idraulica 33 e la relativa valvola d'intercettazione e strozzamento 32, in presenza o meno del collegamento di rigenerazione 26, 36 o 47, ottenedo una retta caratteristica, come rappresentato in Figura 4, spostata della pressione di taratura PP dell’accumulatore pneumo-idraulico; si realizza, così, un ammortizzatore che presenta una doppia risposta caratteristica: alle bassissime pressioni, cioè per forze esterne non elevate, l'effetto elastico é sopporta to prevalentemente dall'accumilatore, mentre per più forti azioni esterne l'effetto di correzione risulta attivo; questa differenza di comportamento può avvenire sia per la completa compressione dell'accumulatore 31 sia per la chiusura della valvola 32 d'intercettazione.

Il volume dell'accumulatore deve essere tale da impedire il contatto tra il pistone 18 del cilindro di correzione contro 1'estremità interna della camera di correzione 17, oppure, nel caso del pistone 37 del ragginugimento della completa ritrazione.

Nell'attuazione pratica i materiali, le dimensioni, i particolari esecutivi potranno essere diversi da quelli indicati, ma ad essi tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dal dominio giuridico della presente invenzione. Così lo stelo del pistone 37 può essere pieno anziché cavo.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Ammortizzatore idraulico a reazione autocorretta comprendente un primo cilindro idraulico a doppio effetto, associato ad un elemento elastico (14), posto tra l'attacco (12, 13) dell'ammortizzatore sullo stelo (10) del primo cilindro e l'involucro esterno (1, 15) del detto primo cilindro, per il recupero della posizione al termine della sollecitazione dinamica esterna, dotato di pistone (2) con luci (3, 4) di riflusso del liquido idraulico da una camera all'altra, caratterizzato da ciò, che presenta un secondo cilindro idraulico a semplice o doppio effetto, collegato in serie al precedente in modo che le due camere prive di stelo (6,17 o 6,40) sono in comunicazione diretta, a costituire camera di correzione a volume varatile; il secondo attacco (22, 39) dell'ammortizzatore rigidamente connesso con lo stelo (38) od il corpo (21) del detto secondo cilindro; le due camere (5, 6) del primo cilindro ed il secondo cilindro (17, 40) riempite di liquido idraulico in quantità prefissata, ma inferiore al volume totale delle dette camere calcolato con il massimo d'estensione dei pistoni (2, 18, 37) e dei relativi steli (10, 1, 38).
2. 2. Ammortizzatore idraulico, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato da ciò, che presenta organi di controllo del riflusso del liquido attaverso le luci (3, 4) del pistone (2) del detto primo cilindro costituiti da lamelle discoidali (7, 9), flessibili o non, di cui almeno quella presente dal lato opposto allo stelo (7), regolabile dall’esterno tramite un'asta interna (11) allo stelo stesso (10) agente su di essa per mezzo di un elemento elastico (8).
3. 3. Ammortizzatore idraulico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta il detto secondo cilindro costituito da un cilindro a doppio effetto con la camera anulare (20, 42) dal lato dello stelo (1, 38) collegata all'esterno.
4. 4. Ammortizzatore idraulico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta la detta camera anulare (20, 42) del secondo cilindro collegata, mediante linea idraulica interna al pistone od esterna (26), alla camera di correzione (17, 40) in modo da rigenerare il liquido defluente, durante la ritrazione, dalla detta camera anulare, perciò costituente la camera di rigenerazione (20, 42), nella camera di correzione.
5. 5. Ammortizzatore idraulico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta il diametro del secondo cilindro idraulico (DC) di diametro maggiore del diametro (DP) del detto primo cilindro, al fine di contenerne gli ingombri assiali.
6. 6. Ammortizzatore idraulico, secondo una delle rivendicazioni 4, 5 precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta il diametro dello stelo (DS) del detto primo cilindro minore del diametro dello stelo (1, 38) del detto secondo cilindro.
7. 7. Ammortizzatore idraulico, secondo una delle rivendicazioni 4, 5 o 6 precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta la detta linea idraulica (36, 47) di collegamento tra le camere di correzione (17, 40) e di rigenerazione (20, 42) comprendente una valvola unidirezionale (34, 45) di non ritorno in parallelo ad una valvola di strozzamento (35, 46) regolabile anche durante il funzionamento.
8. 8. Ammortizzatore idraulico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò, che presenta un accumulatore pneumo-idraulico (31) collegato (33) alla detta camera di correzione, direttamen te o tramite una valvola di strozzamento (32) ed intercettazione