ITRM990705A1 - Valvola a comando idraulico. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: «VALVOLA A COMANDO IDRAULICO»

L'invenzione concerne una valvola a comando idraulico, in particolare una valvola comando gas di un motore a combustione interna, con uno stantuffo a stelo in grado di essere caricato a pressione da un mezzo elastico idraulico, collegabile con una sorgente di pressione, e in grado di essere mosso da una prima posizione di fine corsa in direzione di una seconda posizione di fine corsa.

Dal brevetto DE 38 36 725 CI è noto un dispositivo di regolazione idraulico per una valvola in un motore a combustione interna che presenta uno stantuffo condotto in una camera di lavoro cilindrica, collegato con lo stelo della valvola, il quale è caricato da molla ad entrambi i lati in modo che lo stantuffo, quando si trova in posizione di riposo, venga costretto in una posizione intermedia in cui la valvola è parzialmente aperta. Per portare la valvola in una posizione aperta e rispettivamente chiusa, lo stantuffo è caricabile alternativamente con pressione idraulica da una sorgente relativa. A questo scopo è prevista una pompa di alimentazione che funge da sorgente di pressione e una valvola a più vie commutabile .

Dal brevetto DE 195 01 495 CI è noto una distribuzione idraulica per una valvola in un motore a combustione interna, la quale comprende una molla di compressione elicoidale che carica la valvola in direzione di chiusura, nonché mezzi elastici, idraulici, collegabili alternativamente per mezzo di una valvola a più vie commutabile, con una sorgente di pressione e un ricettore di pressione, i quali mezzi elastici sono in grado di spostare la valvola in direzione di apertura tramite uno stantuffo a stelo in grado di muoversi con la valvola.

Dai brevetti DE 19621 951 CI e DE 19621 719 CI sono noti dispositivi di comando idraulici per una valvola comando gas in un motore a combustione interna, in cui alla valvola sono associati primi mezzi elastici che caricano la valvola in direzione di chiusura e secondi mezzi elastici che caricano la valvola tramite uno stantuffo a stelo in direzione di apertura, i quali comprendono un collegamento in serie, costituito da un molla meccanica e da una molla idraulica. I secondi mezzi elastici formano un collegamento elastico con caratteristica elastica totale progressiva laddove, in funzione del lavoro di apertura della valvola, ha luogo un precarico della molla idraulica che va oltre la massima forza della molla elicoidale. A questo scopo è prevista una pressione di alimentazione adeguatamente più alta per il dispositivo di comando.

Dal brevetto DE 197 16 042 CI è noto un dispositivo di comando idraulico per una valvola in un motore a combustione interna, al quale sono associati primi mezzi elastici per un caricamento in direzione di chiusura e secondi mezzi elastici, regolabili idraulicamente, per un caricamento in direzione di apertura. I secondi mezzi elastici regolabili idraulicamente sono caricabili ciclicamente a pressione e nuovamente decomprimibili, laddove ad essi è associato un organo di comando ausiliario che, in caso di funzionamento difettoso della valvola, può decomprimere i secondi mezzi elastici idraulicamente regolabili. Preferibilmente, l'organo di comando ausiliario presenta una funzione di valvola a 2/2 vie ed è allacciato, tramite tubazioni pilota, ad un tubo di alimentazione di pressione nonché ad un tubo di decompressione, i quali sono collegabili mediante un organo di regolazione centrale con una valvola di commutazione. L'organo di comando ausiliario è tenuto, inoltre, nella sua posizione di riposo chiusa da una molla di richiamo meccanica.

Come indicato sopra, nelle valvola comando gas di motori a combustione interna vi è il problema che l'energia di azionamento, ad esempio l'energia di apertura di una valvola di scarico, oscilli con la pressione della camera di combustione e quindi con il carico del motore. Tradizionalmente, di questo si tiene conto mediante regolazione di forze di apertura di diversa entità, quali vengono prodotte con il mezzo elastico citato sopra da un collegamento in serie di una molla meccanica e di una molla elastica. Una difficoltà di questa disposizione sta però nel fatto che, in presenza,di iniziale movimento di sollevamento dello stantuffo a stelo della valvola, il volume della camera di lavoro della molla idraulica aumenta adeguatamente e, in questo modo, la pressione idraulica ivi sviluppata si riduce rapidamente. Inoltre si deve provvedere ad una regolazione di pressione idraulica, adattata allo stato di esercizio del motore, della molla idraulica per produrre una forza di apertura di volta in volta ottimale per alzare la valvola.

Compito dell'invenzione è quello di approntare una valvola del tipo citato all'inizio, la quale è spostabile con una energia di azionamento regolabile in modo variabile, fornita dai mezzi elastici idraulici, senza aver bisogno, a questo scopo, di pressioni di alimentazione variabili per il mezzo elastico idrualico .

Questo compito viene risolto, secondo l'invenzione, per il fatto che sono previsti mezzi di controllo di pressione che tengono costante la pressione del mezzo elastico idraulico sullo stantuffo a stelo durante il suo movimento dalla prima posizione di fine corsa in direzione della seconda posizione di fine corsa mediante collegamento del mezzo elastico idraulico con la sorgente di pressione tramite una parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola. In questo modo, in presenza di pressione idraulica ad andamento costante del mezzo elastico, l'energia introdotta durante l'alzata della valvola nello stantuffo a stelo può essere regolata in modo variabile per il fatto che la parte dell'alzata della valvola in cui la pressione di lavoro della sorgente relativa viene applicata attraverso i mezzi elastici idraulici sullo stantuffo a stelo viene scelta più lunga o più corta. In questo modo si può variare l'energia di azionamento della valvola senza variare la pressione di lavoro della sorgente relativa.

In una forma di realizzazione dell'invenzione, i mezzi di controllo della pressione per il collegamento del mezzo elastico idraulico con la sorgente relativa in un involucro di valvola che cinge lo stantuffo a stelo presentano una prima camera anulare collegabile con la sorgente di pressione e un'altra camera anulare collegabile tramite un canale di mandata con il mezzo idraulico elastico, la quale, durante la parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola, è collegata tramite una scanalatura di comando nello stantuffo a stelo con la prima camera anulare. In questo modo, il mezzo elastico idraulico viene collegato, durante il movimento dello stantuffo a stelo dalla prima posizione di fine corsa in direzione della seconda posizione di fine corsa, automaticamente con la sorgente di pressione fino a quando la prima camera anulare è collegata con la sorgente di pressione. Inoltre, il mezzo elastico idraulico viene separato pure automaticamente dalla sorgente di pressione non appena la scanalatura di comando non collega più fra loro le due camere anulari. Fino a quando le due camere anulari sono collegate tramite la scanalatura di comando, il caricamento del mezzo elastico idraulico può essere controllato, tramite un'apertura e una chiusura del collegamento tra la prima camera anulare e la sorgente di pressione, con la pressione di alimentazione della sorgente relativa.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, i mezzi di controllo della pressione per il collegamento del mezzo elastico idraulico con la sergente di pressione comprendono una prima camera anulare, collegabile con la sorgente di pressione, in un involucro che cinge lo stantuffo a stelo e una scanalatura di comando nello stantuffo a stelo, in grado di essere collegata, tramite un canale di mandata che si estende nello stantuffo a stelo, con il mezzo elastico idraulico, laddove la scanalatura di comando, durante la parte dell'alzata definibile in modo variabile della valvola, è collegata con la camera anulare. In questo modo, il mezzo elastico idraulico, durante il movimento dello stantuffo a stelo dalla prima posizione di fine corsa in direzione della seconda posizione di fine corsa, viene collegato automaticamente con la sorgente di pressione fino a quando la prima camera anulare è collegata con la sorgente di pressione. In questo caso, il canale di mandata che porta al mezzo elastico idraulico è disposto, in modo particolarmente semplice e poco ingombrante, all'interno dello stantuffo a stelo. Non appena la scanalatura di comando non è più collegata con la prima camera anulare, il mezzo elastico idraulico è separato dalla sorgente di pressione. Fino a quando la scanalatura di comando è collegata con la prima camera anulare, è possibile pilotare, tramite un'apertura e una chiusura del collegamento tra la prima camera anulare e la sorgente di pressione, il caricamento del mezzo elastico idraulico con la pressione di alimentazione della sorgente di pressione.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, nel canale di mandata è disposta una valvola di non ritorno che impedisce una riduzione di pressione nel mezzo elastico idraulico tramite il canale di mandata. In caso di collegamento del canale di mandata con la sorgente di pressione, la valvola di non ritorno si apre se la pressione nel mezzo elastico idraulico, per effetto di un movimento dello stantuffo a stelo, è scesa al di sotto della pressione di alimentazione della sorgente di pressione.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, la prima camera anulare è collegabile con la sorgente di pressione tramite un organo di regolazione idraulico che , allo stesso tempo, genera il movimento dello stantuffo a stelo da una prima posizione di fine corsa in direzione di una seconda posizione di fine corsa. In questo modo si può rinunciare ad un organo di regolazione separato per i mezzi di controllo della pressione. L'inizio della parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola viene determinato dal collegamento tra la scanalatura di comando nello stantuffo a stelo con la prima camera anulare. La fine della parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola viene determinata o attraverso la separazione della scanalatura di comando dalla prima camera anulare o attraverso una commutazione dell'organo di regolazione idraulico .

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, i mezzi d controllo della pressione per il collegamento del mezzo elastico idraulico con la sorgente di pressione presentano un organo di intercettazione per chiudere il canale di mandata laddove l'organo di intercettazione per chiudere e aprire il canale di mandata è collegabile idraulicamente, su un primo lato, tramite una tubazione di comando alternativamente con la sorgente di pressione e con un ricettore di pressione e, durante la parte dell'alzata della valvola definibile in modo variabile, è tenuto aperto. L'organo di intercettazione è attivabile, in questo caso, idraulicamente indipendentemente dalla pressione nel canale di mandata. Grazie all'impiego dell'organo di intercettazione non si ha la necessità di dover fare attraversare il mezzo idraulico che affluisce al mezzo elastico idraulico lungo una valvola di commutazione con sezione trasversale di apertura sufficientemente grande .

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, all'organo di intercettazione per la chiusura del canale di mandata è associata una molla di richiamo che agisce in direzione di chiusura dell'organo di intercettazione, e l'organo di intercettazione è collegato, per l'apertura del canale di mandata, con il mezzo elastico idraulico in modo da poter essere caricato a pressione in senso contrario alla forza della molla di richiamo. In questo modo, l'organo di intercettazione può essere aperto e chiuso in funzione della differenza della pressione nel mezzo elastico idraulico e della pressione della tubazione pilota .

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, la tubazione pilota è collegabile con la sorgente di pressione e con il ricettore di pressione tramite un organo di regolazione idraulico che genera, allo stesso tempo, il movimento dello stantuffo a stelo dalla prima posizione di fine corsa in direzione della seconda posizione di fine corsa. L'organo di regolazione idraulico comanda, in questo modo, sia lo stantuffo a stelo sia l'organo di intercettazione. In una forma di realizzazione alternativa dell'invenzione, la tubazione pilota è collegata, tramite una valvola a farfalla, con la sorgente di pressione e, tramite una valvola di commutazione, con il ricettore di pressione. Preferibilmente, la tubazione pilota è accoppiata con la sorgente di pressione e con il ricettore dì pressione in modo che anche l'organo di intercettazione viene aperto quando lo stantuffo a stelo viene mosso dalla sua prima posizione di fine corsa, in cui la valvola si trova nella posizione chiusa, in direzione di apertura.

In un'altra forma di realizzazione dell'invenzione, i mezzi di controllo della pressione fissano in modo variabile la parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola e quindi l'energia di azionamento della valvola in funzione di una contropressione che agisce sulla valvola e, in caso di valvola comando gas di un motore a combustione interna, la fissano in particolare in funzione della pressione della camera di combustione e quindi del carico del motore .

Forme di realizzazione vantaggiose dell'invenzione sono rappresentate nei disegni e vengono descritte in seguito. In essi:

La figura 1 mostra, in una vista schematica in sezione longitudinale, una prima forma di esecuzione di una valvola a comando idraulico di un motore a combustione interna con uno stantuffo a stelo caricabile a pressione e con mezzi di controllo della pressione in grado di essere collegati tramite una scanalatura di comando nello stantuffo a stelo con una sorgente di pressione,

la figura 2 mostra una vista corrispondentemente alla figura 1, però per una seconda forma di esecuzione della valvola a comando idraulico con mezzi di controllo della pressione integrati completamente nello stantuffo a stelo,

la figura 3 mostra una vista corrispondentemente alla figura 1, però per una terza forma di esecuzione della valvola a comando idraulico con mezzi di controllo della pressione, strutturati come organo di intercettazione per un canale di mandata chiudibile e la figura 4 mostra una vista corrispondentemente alla figura 1, però per una quarta forma di esecuzione della valvola a comando idraulico con un organo di regolazione idraulico e una valvola a farfalla come mezzo di controllo della pressione.

Un motore a combustione interna, in particolare un motore a stantuffi per un autoveicolo, presenta, in modo di per sè noto, più cilindri di lavoro, le cui camere di combustione sono provviste, di volta in volta, di almeno una valvola 1 per l'alimentazione di aria per la combustione (valvola di ammissione) e rispettivamente per lo scarico dei gas combusti (valvola di scarico). Per l'attivazione di ciascuna valvola 1 è previsto un dispositivo di comando idraulico 30, 40, 50, 60 che, secondo le figure da 1 a 4, può essere realizzato in diverse forme di esecuzione. I dispositivi di comando idraulici 30, 40, 50, 60 delle valvole 1 di tutti i cilindri di lavoro del motore a combustione interna sono attivabili, preferibilmente, tramite un sistema elettronico a motore, realizzato come una unità centrale di comando. In tutte le figure da 1 a 4, la valvola è mostrata di volta in volta nella sua posizione chiusa.

Indipendentemente dalla struttura della forma di esecuzione del dispositivo di comando idraulico, la valvola 1 presenta uno stelo 2 e un supporto 3 collegato saldamente con esso. Lo stelo 2 della valvola è caricabile, tramite il supporto 3, da una molla di compressione elicoidale 4 con una forza elastica che agisce in direzione di chiusura della valvola.

Lo stelo 2 della valvola è disposto, in modo linearmente mobile, nel rispettivo dispositivo idraulico di comando 30, 40, 50, 60 insieme ad uno stantuffo a stelo 5, laddove lo stantuffo a stelo 5 è condotto in una guida cilindrica 6a di un involucro di valvola 6. La guida cilindrica 6a è allargata in un punto in modo da formare una camera di lavoro 7 che viene attraversata dallo stantuffo a stelo 5. Nella camera di lavoro 7 è accolto uno stantuffo di comando 8 eseguito a pezzo unico con lo stantuffo a stelo 5. Lo stantuffo di comando 8 comprende uno stantuffo tuffante superiore 8a e uno stantuffo tuffante inferiore 8b che si immergono in camere a pressione relative 7a e 7b della camera di lavoro 7. Le camere a pressione 7a e 7b sono eseguite in modo da essere separate idraulicamente, quando lo stantuffo a stelo 5 si trova di volta in volata nelle posizioni di fine corsa, mediante gli stantuffi tuffanti 8a e 8b, dal restante volume della camera di lavoro 7.

Con riferimento alla figura 1, in seguito viene descritta una prima forma di esecuzione della valvola secondo l'invenzione con il dispositivo di comando idraulico 30. In questo dispositivo di comando 30, sul lato opposto alla molla di compressione elicoidale 5 dello stantuffo a stelo 5 nell'involucro della valvola 6 è prevista una camera di lavoro 9 in cui si immerge lo stantuffo a stelo 5 con una estremità frontale. La camera di lavoro 9 forma, insieme ad un cilindro premente 10 con cui esso è collegato tramite una tubazione 11, un mezzo elastico idraulico, collegato in serie con un mezzo elastico meccanico sotto forma di molla di compressione 12. Tali dispositivi elastici sono già noti dai brevetti citati DE 19621 951 CI e DE 197 16 042 CI dove sono descritti dettagliatamente.

Quando lo stantuffo a stelo 5 sì trova nella prima posizione di fine corsa rappresentata (posizione di riposo) dello stantuffo, la camera di lavoro 9 è collegata, tramite un canale 13 e una scanalatura 14 nello stantuffo a stelo 5 nonché tramite una scanalatura anulare 15 laterale all'involucro, con una tubazione di alimentazione 16. Alla tubazione di alimentazione 16 è applicata la pressione dì lavoro del dispositivo di comando idraulico 30 prodotta da una sorgente di pressione non rappresentata e il mezzo idraulico può defluire tramite questa tubazione di alimentazione 16 nel dispositivo di comando 30. Quando lo stantuffo a stelo 5 si trova nella posizione di riposo, nel mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 è applicata quindi la massima pressione di lavoro in modo che su una superficie frontale superiore 5a dello stantuffo a stelo 5 venga applicata una forza di compressione massima in direzione di apertura della valvola 1. Allo stesso tempo, la camera di compressione superiore 7a è collegata, tramite una scanalatura 18 nello stantuffo a stelo 5 e una camera anulare 19 laterale all'involucro, con una tubazione pilota 20, la quale è caricata a pressione tramite una valvola di comando 31 opportunamente collegata. La camera di lavoro 7 è collegata, tramite una tubazione di alimentazione 17, continuamente con la sorgente di pressione in modo che sullo stantuffo di comando 8, in presenza di stantuffo a stelo 5 in questa posizione, venga applicata una forza in direzione di chiusura della valvola che, insieme alla forza della molla di compressione elicoidale 4, è sufficiente a tenere lo stantuffo a stelo 5 e la valvola 1 nella posizione di riposo contro la forza del mezzo elastico idraulico 9, 10, Il precaricato.

Una estrazione dello stantuffo a stelo 5 dalla sua posizione di riposo viene generata da una commutazione della valvola di comando 31 mediante la quale la tubazione pilota 20 viene collegata con la tubazione di alimentazione 21 e quindi in modo che la camera a pressione superiore 7a venga posta sotto pressione di lavoro. Le forze di compressione che agiscono sull'estremità frontale 5a dello stantuffo a stelo e sullo stantuffo tuffante superiore 8a prevalgono sulle forze di compressione che agiscono sullo stantuffo tuffante inferiore 8b nonché sulle forze elastiche della molla di compressione elicoidale 4 in modo che lo stantuffo a stelo 5, insieme alla valvola 11, si sposti dalla posizione di riposo rappresentata in direzione della posizione di apertura della valvola.

Durante il movimento di estrazione dello stantuffo a stelo 5, la scanalatura 14 lascia la camera anulare 15 in modo che questo collegamento del mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 con la tubazione di alimentazione 16 venga separato. Estraendo ulteriormente lo stantuffo a stelo 5, la pressione nel mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 minaccia, quindi, di ridursi e la forza sullo stantuffo a stelo 5 minaccia di cedere. Per evitare questa perdita di pressione, nell'involucro 6 della valvola sono previsti mezzi di controllo da 22 a 25 della pressione per il collegamento variabile del mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 con la sorgente di pressione. I mezzi di controllo di pressione da 22 a 25 comprendono un canale di mandata 22, intercettabile da una valvola di non ritorno 23, tra la camera di lavoro 9 e una camera anulare 24. Inoltre, nello stantuffo a stelo 5 è tornita una scanalatura di comando 25 che, in presenza di opportuno posizionamento dello stantuffo a stelo 5, collega la camera anulare 24 con la camera anulare 19 e quindi con la tubazione pilota 20.

Pertanto, se lo stantuffo a stelo 5 esce dalla sua prima posizione di fine corsa (posizione di riposo) , si produce prima il collegamento tra la scanalatura 14 e la camera anulare 15 e, contemporaneamente o immediatamente dopo, un collegamento tra le camere anulari 19 e 24 tramite la scanalatura di comando 25. Attraverso il collegamento delle due camere anulari 19 e 24, la pressione di lavoro presente nella tubazione pilota 20 arriva nel canale di mandata 22 provocando, contro la forza di una molla della valvola di non ritorno 23 nonché contro la pressione nella camera di lavoro 9, un'apertura della valvola di non ritorno 23 in modo che i mezzi elastici idraulici 9, 10, 11 rimangano caricati con la pressione di lavoro. Questo stato si conclude o perchè, attraverso un ritorno della valvola di comando 31 nella posizione rappresentata nella figura 1, la tubazione pilota 20 si decomprime o perchè il collegamento tra la camera anulare 24 e la scanalatura di comando 25 si interrompe attraverso il movimento di estrazione dello stantuffo a stelo 5. In entrambi i casi si conclude un flusso del mezzo idraulico nella camera di lavoro 9 e la valvola di non ritorno 23 richiude il canale di mandata 22. Nella parte dell'alzata della valvola in cui le due camere anulari 19 e 24 sono collegate tramite la scanalatura di comando 25, i mezzi elastici idraulici 9, 10, 11 possono collegarsi, con una scelta abbastanza libera, tramite la valvola di comando 31 con la sorgente di pressione oppure con un ricettore di pressione. In questo modo è possibile compensare oppure evitare abbondantemente sin dall'inizio una caduta di pressione prodotta dall'estrazione dello stantuffo a stelo 5 dalla camera dì lavoro 9 nel mezzo elastico idraulico 9, 10, 11.

Alla fine dell'alzata della valvola, lo stantuffo a stelo 5 giunge nella sua seconda posizione di fine corsa in cui lo stantuffo tuffante 8b entra nella camera a pressione inferiore 7b e questa camera a pressione viene collegata, tramite una scanalatura 26 e una camera anulare 27, con una tubazione pilota 20 nel frattempo decompressa tramite una commutazione della valvola di comando avvenuta precedentemente. Contemporaneamente, quando lo stantuffo a stelo 5 si trova in questa seconda posizione di fine corsa, la scanalatura 14 si collega con una camera anulare 28, la quale è collegata permanentemente con il ricettore di pressione tramite una tubazione di derivazione 29. In seguito, quando lo stantuffo a stelo 5 si trova in questa posizione, il mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 viene pure decompresso per consentire un ritorno della valvola 1 e dello stantuffo a stelo 5 nella prima posizione di fine corsa.

Il dispositivo di comando idraulico 30 secondo l'invenzione è atto, preferibilmente, ad attivare le valvole di scarico del motore a combustione interna citato all'inizio che debbono essere aperte in caso di elevate pressioni di gas nelle camere di combustione. In caso di diverse condizioni di carico del motore, nelle camere di combustione vi sono pressioni di gas di diversa entità e di diversa lunghezza che applicano forze sulla valvola 1 nella sua direzione di chiusura e rendono difficoltosa un'apertura della stessa. Il dispositivo di comando idraulico 30 per l'apertura della valvola non dev'essere, quindi, solo in condizione di superare le massime forze possibili che agiscono in direzione di chiusura della valvola ma di approntare anche una sufficiente energia di azionamento nel corso della durata della valvola che però non deve essere troppo lunga. In questo caso, ciò viene realizzato, come descritto, attraverso un collegamento del mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 con la sorgente di pressione del dispositivo di comando 30 durante una parte predefinita in modo variabile dell'alzata della valvola. In questo caso, la pressione di lavoro della sorgente di pressione è adattata al massimo impiego di forze necessarie, mentre la durata e rispettivamente il tratto di alzata della valvola per cui viene applicata la pressione di lavoro sul mezzo elastico idraulico, è fissabile in funzione del fabbisogno di energia durante il processo di apertura della valvola 1, cioè in particolare in funzione del carico del motore. Nella presente forma di esecuzione, l'inizio della parte dell'alzata della valvola, definibile in modo variabile, viene determinato dal collegamento delle camere anulari 19 e 24 tramite la scanalatura di comando 25, mentre la fine della parte dell'alzata della valvola, determinabile in modo variabile, viene definita attraverso uno scarico del canale di mandata 22 tramite una commutazione della valvola di comando 31 nella posizione rappresentata nella figura 1 oppure, al più tardi, mediante una interruzione del collegamento tra la camera anulare 24 e la scanalatura di comando 25.

In una esempio di esecuzione modificato del dispositivo di comando idraulico 30, al posto dei mezzi di controllo di pressione da 22 a 25, è previsto un canale di mandata tra la camera di lavoro 9 e la sorgente di pressione, il quale è intercettabile per mezzo di una valvola di commutazione supplementare, in particolare di una valvola a 2/3 vie.

Secondo la figura 2, in una seconda forma di esecuzione 40 del dispositivo di comando idraulico secondo l'invenzione, il canale di mandata 22 della figura 1, insieme alla camera anulare relativa 24 nell'involucro 6 della valvola, è sostituito da un canale di mandata 32 che si estende nello stantuffo a stelo 5. Il canale di mandata 32 è accoppiato, tramite fori di connessione 33, con una scanalatura di comando 34 che, durante il processo di estrazione dello stantuffo a stelo 5, supera la camera anulare 19 collegata con la tubazione pilota 20. Nel canale di mandata 32 tra la scanalatura di comando 34 e la scanalatura 14 è disposta una valvola di non ritorno 35 che corrisponde alla valvola di non ritorno 23 secondo la figura 1.

Il funzionamento del dispositivo di comando idraulico 40 secondo la figura 2 corrisponde abbondantemente a quello del dispositivo di comando 30 secondo la figura 1. Attraverso una commutazione della valvola di comando 31 realizzata a guisa di valvola a 3/2 vie, la tubazione pilota 20 viene caricata con la pressione di lavoro della sorgente di pressione non rappresentata e lo stantuffo a stelo 5 viene estratto, tramite il mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 che si trova pure sotto la pressione di lavoro, dalla sua prima posizione di fine corsa rappresentata (posizione di riposo) in direzione di una seconda posizione di fine corsa (posizione di apertura) . In questo caso, il collegamento tra la scanalatura 14 e la camera anulare 15 viene interrotto, però contemporaneamente si chiude il collegamento tra la scanalatura di comando 34 e la camera anulare 19. In questo modo si assicura che, tramite il canale di mandata 32 e il canale 13, la camera di lavoro 9, in presenza di valvola di non ritorno 35 aperta, rimanga sotto il carico della pressione di lavoro fino a quando la tubazione pilota 20 è collegata con la sorgente di pressione e la scanalatura di comando 34 non ha superato la camera anulare 19.

Nella figura 3 è rappresentata una forma di esecuzione di una valvola l secondo l'invenzione, modificata rispetto alle forme di esecuzione rappresentate nelle figure 1 e 2, con un dispositivo di comando idraulico 50. Alla valvola 1 è associata, come nelle altre forme di esecuzione, una molla di compressione elicoidale 4 che agisce sullo stelo 2 della valvola tramite un supporto 3 ed applica una forza in direzione di chiusura della valvola 1. Per l'azionamento della valvola 1 è previsto uno stantuffo a stelo 5 condotto in una guida cilindrica 6a di un involucro di valvola 6 al quale è associato uno stantuffo di comando 8 condotto in una camera di lavoro 7. Ad entrambi i lati dello stantuffo di comando 8 sono previsti stantuffi tuffanti 8a e 8b che entrano in camera a pressione 7a a 7b in modo che, quando la valvola si trova nelle posizioni di fine corsa, una camera a pressione sia di volta in volta separata dalla camera di lavoro 7.

Lo stantuffo a stelo 5 è caricabile, alla sua estremità frontale superiore 5a, tramite un mezzo elastico idraulico 9, 10, 11, in direzione di apertura della valvola 1, con una forza di spinta in grado di spostare lo stantuffo a stelo 5 insieme alla valvola 1 contro la forza della molla di compressione elicoidale 4 e le altre forze che agiscono sulla valvola 1. Il dispositivo di comando idraulico 50 può essere commutato tramite una valvola di comando 31 realizzata a guisa di valvola a 3/2 vie che collega la tubazione pilota 41 a scelta o, tramite una tubazione di alimentazione 42, con una sorgente di pressione non rappresentata o, tramite una tubazione di derivazione 43, con un ricettore di pressione non rappresentato. La tubazione pilota 41 sbocca nella camera di lavoro 7 con cui è collegata un'altra tubazione pilota 44. La tubazione pilota 44 consente un'attivazione idraulica di un organo di intercettazione di un canale di mandata 48. Il canale di mandata 48 collega la camera di lavoro 9, tramite la camera anulare 14 e la tubazione di alimentazione 42, con la sorgente di pressione ed è sbarrabile tramite l'organo di intercettazione 46. L'organo di intercettazione 46 è eseguito a guisa di valvola di intercettazione a cassetto che viene spinta da una molla di compressione 45 e dalla pressione della tubazione pilota in una sede conica di tenuta 47. La valvola di intercettazione a cassetto 46 è caricabile in direzione dì apertura con la pressione nella camera di lavoro 9.

La funzione del dispositivo di comando idraulico 50 può essere descritta come segue. Quando la valvola 1 si trova nella prima posizione di fine corsa rappresentata nella figura 3 (posizione di riposo), sia la camera di lavoro 7 sia il mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 sono caricati con la massima pressione di lavoro. Siccome la camera a pressione superiore 7a è decompressa, la somma delle forze sullo stantuffo di comando 8 e della forza della molla di compressione elicoidale 4 sono sufficienti a mantenere la valvola 1, contro la forza di spinta del mezzo elastico idraulico 9, 10, il, nella posizione di riposo mostrata. Attraverso una commutazione della valvola di comando 31 è possibile collegare la tubazione pilota 41 con la tubazione di derivazione 43, per cui la camera di lavoro 7 viene decompressa. In questo modo si genera il movimento dello stantuffo a stelo 5 dalla posizione di fine corsa mostrata in direzione di una secondo posizione di fine corsa {posizione di apertura) in cui la valvola 1 è aperta. Contemporaneamente, attraverso la commutazione della valvola di comando 31 viene decompressa anche la tubazione pilota 44 in modo che, attraverso la pressione nella camera di lavoro 9, la valvola di intercettazione a cassetto 46 viene spostata contro la molla di compressione 45 e il canale di mandata 48 viene aperto. Attraverso il canale di mandata aperto 48, il mezzo elastico idraulico viene collegato con la tubazione di alimentazione 42 e quindi con la sorgente di pressione.

Attraverso il movimento dello stantuffo a stelo 5 in direzione della seconda posizione di fine corsa, la scanalatura 14 viene separata dalla camera anulare 14, però permane il collegamento tra la camera di lavoro 9 e la sorgente di pressione tramite il canale di mandata 48 e la camera anulare 15. Non appena lo stantuffo tuffante 8a è uscito dalla camera a pressione relativa 7a e la camera anulare 19 non è più in collegamento con la scanalatura 18, la posizione di commutazione della valvola di comando 31 non influenza più il movimento dello stantuffo a stelo 5, dal momento che le forze sullo stantuffo di comando 8 si eliminano a vicenda. In questo modo, in un momento qualsiasi durante il movimento dello stantuffo a stelo dalla prima posizione di fine corsa nella seconda posizione di fine corsa e rispettivamente in una posizione qualsiasi della valvola 1 tra la sua posizione di riposo chiusa e la sua posizione aperta, la valvola di comando 31 può essere riportata nella posizione mostrata .

In questo modo, la camera di lavoro 7 e la tubazione pilota 44 vengono poi caricate di nuovo con pressione in modo che la valvola di intercettazione a cassetto 46 venga riportata di nuovo nella sua sede di tenuta 47, per cui il collegamento tra il mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 e la sorgente di pressione viene interrotto.

L'ulteriore movimento di estrazione successivo dello stantuffo a stelo 5 provoca poi una perdita di pressione del mezzo elastico idraulico 9, 10, il corrispondente all'aumento di volume. Quando lo stantuffo a stelo 5 si trova nella seconda posizione di fine corsa, la scanalatura 14 si collega con la camera anulare 19, per cui il mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 viene completamente decompresso. Prima di questa decompressione, la valvola di comando 31 deve essere ricondotta nella posizione rappresentata nella figura 3 affinchè la pressione di lavoro nella camera relativa 7 che agisce dall'alto sullo stantuffo di comando 8, insieme ad una contemporanea decompressione della camera a pressione 7b separata dallo stantuffo tuffante inferiore 8b, possa tenere lo stantuffo a stelo 5, contro la forza della molla di compressione elicoidale 4, nella seconda posizione di fine corsa.

Un ritorno nella posizione di fine corsa mostrata viene generato attraverso una nuova commutazione della valvola di comando 31 e una corrispondente decompressione della camera di lavoro 7, cosa che però, per effetto della camera di lavoro decompressa 9, non ha alcun influsso sulla valvola di intercettazione a cassetto 46. Inoltre, questa viene tenuta nella sua posizione chiusa dalla molla di compressione 45.

Nel dispositivo di comando idraulico 50 secondo la figura 3, la pressione nel mezzo elastico idraulico 9, IO, 11, per effetto del principio di funzionamento descritto, può essere tenuta, per una parte temporale oppure spaziale variabilmente definibile dell'alzata della valvola, alla massima pressione di lavoro del dispositivo di comando. La parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola inizia con un'attivazione del movimento dello stantuffo a stelo 5 mediante una commutazione della valvola di comando 31 e termina a piacere con un ripristino della valvola di comando 31.

Inoltre, la valvola di intercettazione a cassetto 46 esercita una funzione di sicurezza in caso di guasto della sorgente di pressione e di abbassamento della pressione di lavoro a ciò legato nel dispositivo di comando SO. Se, in questo caso, i mezzi elastici idraulici non sono completamente decompressi, la valvola di intercettazione a cassetto 46 si apre automaticamente per via della differenza di pressione tra la camera di lavoro 9 e il canale di mandata 48 in modo da abbassare la pressione nella camera di lavoro 9. Però, siccome la forza della molla di compressione 45 impedisce un completo abbassamento della pressione nella camera di lavoro 9 al livello della pressione di lavoro rimasta, tra la camera anulare 15 e la camera di lavoro 9 si può prevedere una valvola di non ritorno supplementare nel canale 13 che faciliti una fuoriuscita ma impedisca un'adduzione di mezzo idraulico dalla camera di lavoro 9 nella camera anulare 15.

Un'altra forma di esecuzione della valvola secondo l'invenzione con un dispositivo di comando idraulico 60 relativo è rappresentata nella figura 4. Il dispositivo di comando idraulico 60 corrisponde, sostanzialmente, al dispositivo di comando 50 rappresentato nella figura 3, laddove la valvola a 3/2 vie 31 ivi prevista, che funge da valvola di comando, insieme ad una valvola a farfalla, collega la tubazione pilota 41 con la tubazione di alimentazione 42.

Un movimento dello stantuffo a stelo 5 dalla prima posizione di fine corsa rappresentata 41 in direzione della seconda posizione di fine corsa viene generato mediante una commutazione della valvola a 2/2 vie che funge da valvola di comando, per cui la camera di lavoro7 viene decompressa rapidamente tramite la tubazione di scarico 43 . Ancora prima che notevoli quantità di mezzo idraulico possano giungere dalla tubazione di alimentazione 42, tramite la valvola a farfalla 52, nella tubazione di comando 41, lo stantuffo tuffante superiore 8a esce dalla camera a pressione 7a, dopo di che la valvola di comando 51 ritorna immediatamente di nuovo nella posizione di partenza mostrata.

Come nel dispositivo di comando 50 secondo la figura 3, la valvola di intercettazione a cassetto 46 viene aperta dalla pressione nella camera di lavoro 9 in presenza di tubazione pilota 44 scaricata e, la camera di lavoro 9 viene collegata tramite il canale di mandata 48 con la sorgente di pressione. La pressione di lavoro che si sviluppa con ritardo temporale di nuovo nella camera di lavoro 7 e quindi anche nella tubazione pilota 44 produce, durante l'alzata della valvola, un'analoga chiusura della valvola di intercettazione a cassetto 46. In questo caso, il comportamento della valvola di intercettazione a cassetto 46 viene influenzato notevolmente dal dimensionamento della valvola a farfalla 52, per cui una valvola a farfalla 52 eseguita in modo regolabile consente una variazione della velocità di chiusura della valvola di intercettazione a cassetto 46, ad esempio in funzione delle condizioni di esercizio di un motore a combustione interna equipaggiato con la valvola secondo l'invenzione.

La disposizione proposta consente, durante una parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola, un caricamento, variabile dal punto di vista della sua durata, del mezzo elastico idraulico 9, 10, 11 con la pressione di lavoro in modo che l'energia di apertura applicata sulla valvola 1 sia regolabile in modo adeguatamente variabile. L'organo di intercettazione 46 è disposto, vantaggiosamente, in modo da poter essere regolato per mezzo di una piccola quantità di mezzo idraulico e, allo stesso tempo, in modo da poter collegare però un canale di mandata con sezione trasversale di flusso comparativamente grande. Attraverso un canale di mandata con una grande sezione trasversale di flusso si può ottenere una elevata potenza di apertura del dispositivo di comando.

E' evidente che un organo di intercettazione 46, quale è previsto nei dispositivi di comando 50 e 60 secondo le figure 3 e 4, può essere attivato anche in modo diverso. In particolare, nella tubazione pilota 44 si può prevedere un elemento per l'inversione della pressione nella tubazione pilota, in modo che la valvola di intercettazione a cassetto 46, in caso di pressione di lavoro applicata nella tubazione di comando 44, sia aperta e, in caso di tubazione pilota 44 scaricata, sia chiusa.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola a comando idraulico (1), in particolare valvola comando gas di un motore a combustione interna, con uno stantuffo a stelo (5) in grado di essere caricato a pressione da un mezzo elastico idraulico (9, 10, 11) collegabile con una sorgente di pressione e in grado di essere spostato da una prima posizione di fine corsa in direzione di una seconda posizione di fine corsa, caratterizzata da mezzi di controllo (19, da 22 a 25, da 32 a 35, da 44 a 48) della pressione che tengono costante la pressione del mezzo elastico idraulico (9, 10, 11) sullo stantuffo a stelo (5) durante il suo movimento dalla prima posizione di fine corsa in direzione della seconda posizione di fine corsa mediante collegamento del mezzo elastico idraulico (9, 10, 11) con la sorgente di pressione tramite una parte variabilmente definibile dell'alzata della valvola.
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo (19, da 22 a 25) della pressione per il collegamento del mezzo elastico idraulico (9, 10, 11) con la sorgente di pressione in un involucro di valvola (6) che cinge lo stantuffo a stelo (5) presentano una prima camera anulare (19) collegabile con la sorgente di pressione e un'altra camera anulare (24) collegabile tramite un canale di mandata (22) con il mezzo elastico idraulico, il quale, durante la parte variabilmente definibile dell'alzata della valvola, è collegato, tramite una scanalatura di comando (25) nello stantuffo a stelo (5), con la prima camera anulare (19).
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo (19, 32-35) per il collegamento del mezzo elastico idraulico (9,10,11) con la sorgente di pressione comprendono una prima camera anulare (19) collegabile con la sorgente di pressione in un involucro di valvola (6) che cinge lo stantuffo a stelo (5) e un scanalatura di comando (34) nello stantuffo a stelo (5), la quale è collegabile, tramite un canale di mandata (13,32) che si estende nello stantuffo a stelo, con il mezzo elastico idraulico, dove la scanalatura di comando (34), durante la parte definibile in modo variabile dell'alzata della valvola, è collegata con la camera anulare (19).
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 2 oppure 3, caratterizzata dal fatto che nel canale di mandata (22,32) è disposta una valvola di non ritorno (23,35) che impedisce una caduta di pressione nel mezzo elastico idraulico (9,10,11) tramite il canale di mandata (22, 32).
5. 5. Valvola secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzata dal fatto che la prima camera anulare (19) è collegabile tramite un organo di regolazione idraulico (31) con la sorgente di pressione, il quale organo genera, allo stesso tempo, il movimento dello stantuffo a stelo (5) da una prima posizione di fine corsa in direzione di una seconda posizione di fine corsa.
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 2 oppure 3, caratterizzato dal fatto che i mezzi di controllo (da 44 a 48) della pressione per il collegamento del mezzo elastico idraulico (9, 10, 11) con la sorgente di pressione presentano un organo di intercettazione (46) per la chiusura e l'apertura del canale di mandata (48), il quale organo è collegabile idraulicamente, su un primo lato, tramite una tubazione pilota (44), alternativamente con la sorgente di pressione e con un ricettore di pressione e, durante la parte variabilmente definibile dell'alzata della valvola, viene tenuto aperto.
7. 7. Valvola secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che all'organo di intercettazione (46) è associata una molla di richiamo (45) che agisce in direzione di chiusura dell'organo di intercettazione e detto organo di intercettazione per l'apertura del canale di mandata (48) è collegato con il mezzo elastico idraulico (9, 10, 11) in modo da poter essere caricato a pressione contro la forza elastica.
8. 8. Valvola secondo la rivendicazione 6 oppure 7, caratterizzata dal fatto che la tubazione pilota (44) è collegabile con la sorgente di pressione e con il ricettore di pressione tramite un organo di regolazione idraulico (31, 51), il quale genera, allo stesso tempo, il movimento dello stantuffo a stelo (5) dalla prima posizione di fine corsa in direzione della seconda posizione di fine corsa.
9. 9. Valvola secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che la tubazione pilota (44) è collegata, tramite una valvola a farfalla (52), con la sorgente di pressione e, tramite una valvola di commutazione (51), con il ricettore di pressione.
10. 10 . Valvola secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzata dal fatto che i mezzi di controllo della pressione fissano in modo variabile la parte dell'alzata della valvola, tramite la 'quale essi tengono costante la pressione del mezzo elastico idraulico (9, 10, 11), in funzione di una contropressione che agisce sulla valvola.