ITTO20090421A1

ITTO20090421A1 - Attuatore idraulico per un carrello scorrevole

Info

Publication number: ITTO20090421A1
Application number: IT000421A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Burgo
Original assignee: Cnh Italia Spa
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-04
Also published as: RU2011153695A; RU2559242C2; EP2438241B1; EP2438241A1; WO2010139748A1; US20120144998A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“ATTUATORE IDRAULICO PER UN CARRELLO SCORREVOLE”

Campo dell'invenzione

La presente invenzione è relativa ad un attuatore idraulico di un carrello scorrevole guidato per il movimento lungo un percorso lineare.

Stato della tecnica dell'invenzione

Un escavatore a cucchiaio rovesciato è un elemento di un'apparecchiatura di scavo comprendente una benna escavatrice sull'estremità di un braccio articolato a due parti, le due parti essendo denominate organo di sollevamento principale ed escavatore. Gli escavatori a cucchiaio rovesciato sono montati normalmente sulla parte posteriore di un veicolo, ad esempio di un trattore o di un caricatore frontale, e possono essere usati ad esempio per scavare fosse.

E' noto dal documento EP 0 692 579 collegare l'estremità inferiore del braccio dell'organo di sollevamento dell’escavatore a cucchiaio rovesciato in modo imperniato a un gruppo di elemento verticale di sostegno che permette il movimento girevole imperniato dell'organo di sollevamento principale attorno a un'asse verticale, affinchè l'organo di sollevamento principale possa essere ruotato da un lato all'altro della linea mediana del veicolo. Il gruppo di elemento verticale di sostegno è di per sé montato su una guida ed è mobile lungo la guida in una direzione trasversale alla linea mediana del veicolo. Un pistone azionato a fluido è collegato tra il gruppo di elemento verticale di sostegno e un punto di ancoraggio sul veicolo, per cui l'estensione o contrazione del pistone provoca il movimento del gruppo di elemento verticale di sostegno lungo la guida.

La presente invenzione è relativa ad un sistema idraulico che può servire allo scopo del pistone azionato a fluido in EP 0 692 579 ma che può in alternativa essere usato per spostare un qualsiasi carrello guidato per il movimento lungo un percorso lineare.

Nel progettare tale attuatore idraulico sono numerosi i criteri che devono essere considerati. Una prima considerazione è la dimensione dell'attuatore, in quanto deve essere in grado di poter essere alloggiato all'interno del percorso di corsa del carrello senza tuttavia limitare il movimento del carrello. Un'altra considerazione è che l'attuatore deve essere di per sé supportato in modo opportuno per garantire che il suo stelo di stantuffo e l'asse del cilindro rimangano sempre allineati, anche nella situazione sotto carico. Una ulteriore considerazione è che dovrebbe essere possibile offrire protezione a qualsiasi stelo di stantuffo esteso in quanto questo potrebbe rischiare di essere danneggiato nell'ambiente sporco in cui opera tale apparecchiatura pesante, ad esempio un escavatore a cucchiaio rovesciato.

Due soluzioni proposte nel documento EP 0 692 579 includono il riposizionamento del cilindro del pistone, o rispetto alla rotaia oppure rispetto al carrello. In questo modo lo spostamento massimo del carrello non è determinato dalla corsa del pistone. Tuttavia quando si opera in un ambiente sporco nessuna delle forme di realizzazione descritte nell'ultima domanda di brevetto offre una soluzione che soddisfa i summenzionati criteri.

Le figure 1 e 2 dei disegni allegati mostrano le diverse posizioni di un sistema idraulico descritto nel documento EP 1 264 938, considerato la tecnica anteriore più vicina alla presente invenzione e qui incorporato per riferimento. Questo sistema usa solo pistoni per spostare il gruppo di elemento verticale di sostegno di un escavatore a cucchiaio rovesciato da una posizione di estremità all'altra. Il sistema usa due cilindri idraulici disposti "in serie". Con questo si intende che lo spostamento totale possibile del carrello è uguale alla somma delle corse dei singoli cilindri. La disposizione illustrata è preferibile rispetto all'altra forma di realizzazione descritta in EP 1264 938 che usa un cilindro con steli di stantuffo telescopicamente retraibili poichè permette al corpo del cilindro di essere guidato così da mantenere sotto carico gli steli di stantuffo e i cilindri in allineamento assiale in una situazione.

Nelle figure 1 e 2 il carrello scorrevole è designato con il numero 10 ed è costituito da un gruppo di elemento verticale di sostegno sul quale è imperniato il braccio di organo di sollevamento di un escavatore a cucchiaio rovesciato. Il carrello 10 è guidato per scorrere lungo un telaio di supporto fisso 12 montato trasversale sul corpo del veicolo, in modo tale che il carrello possa muoversi da una posizione a sinistra di estremità, illustrata in figura 1, ad una posizione a destra di estremità, che è illustrata in figura 2. Il carrello 10 è spostato da due martinetti idraulici o pistoni 14 e 16 disposti in serie l'uno rispetto all'altro. I cilindri 14a e 16a dei due martinetti sono fissati l'uno all'altro e ad una piastra di guida fessurata 18 che riceve una spina 20 fissata al carrello 10 per mezzo di una staffa fissa (non illustrata). L'estremità dello stelo di stantuffo 14b del martinetto superiore 14 è collegata mediante un perno 22 al telaio di supporto 22 mentre l'estremità libera dello stelo 16b del martinetto 16 è collegata per mezzo di un perno a spina 24 ad una staffa 26 che sporge dal lato destro del carrello 10.

La presente invenzione prevede un sistema idraulico migliorato che elimina diversi svantaggi del sistema illustrato nelle figure 1 e 2, e che verrà ora descritto.

In primo luogo, si noterà nella figura 2 che nella sua posizione sul lato destro il carrello 10 si ferma poco prima dell'estremità a destra terminale del telaio 12 grazie alla staffa sporgente 26. Se si accorcia la staffa 26 non si risolve comunque il problema poichè la lunghezza dei due martinetti 14 e 16 deve essere ridotta per permettere al carrello di raggiungere la posizione di estremità a sinistra e ciò ridurrebbe le corse dei due martinetti.

In secondo luogo la separazione tra i perni di rotazione 22 e 24 nella posizione di figura 2 è corrispondente all'intera larghezza del telaio di guida 12. Di conseguenza quando si applica una pressione per spostare il carrello in tale posizione, la forza che tende a curvare gli steli di stantuffo non in allineamento con i cilindri è massima. Inoltre, la spina 20 in questa posizione a destra del carrello 10 è alla massima estremità del cilindro del martinetto superiore 14 per cui la spina 20 ha un effetto ridotto nell'impedire allo stelo dello stantuffo 14b di essere curvato non in allineamento con il suo cilindro 14a.

Ancora un altro problema si verifica quando si applica una pressione per spostare il carrello 10 dalla sua posizione di estremità a destra illustrata in figura 2. I martinetti 14 e 16 non sono ugualmente efficaci in entrambe le direzioni poichè ognuno dei loro stantuffi ha un'area superficiale elevata su un lato e un'area superficiale minore sul lato collegato allo stelo di stantuffo. Le superfici degli stantuffi usate per riportare il carrello nella posizione illustrata in figura 1 sono le superfici anulari minori. Quando si sposta il carrello verso sinistra, come illustrato, i martinetti possono applicare una forza sufficiente a superare l'attrito dinamico sul carrello 10 ma a volte essi non sono in grado di superare l'attrito statico. In altre parole, i martinetti possono continuare a far sì che il carrello si sposti verso sinistra ma a volte non sono in grado di iniziare il movimento quando il carrello è nella posizione illustrata in figura 2.

Riepilogo dell'invenzione

Per poter superare almeno alcuni dei summenzionati svantaggi la presente invenzione prevede un sistema idraulico per muovere un carrello guidato per il movimento lungo un percorso lineare da un telaio di supporto, il sistema comprendendo due martinetti idraulici, ciascuno avente un corpo cilindrico e uno stelo di stantuffo in cui i corpi cilindrici dei due martinetti sono uniti tra loro, l'estremità dello stelo di stantuffo di un martinetto è collegata al telaio di supporto e l'estremità dello stelo di stantuffo dell'altro martinetto è collegata al carrello, caratterizzato dal fatto che i due steli di stantuffo sporgono dallo stesso lato dei corpi cilindrici uniti e in ciascuna posizione di estremità del carrello, lo stantuffo di uno dei martinetti è completamente esteso mentre l'altro martinetto è completamente ritratto.

Nella forma di attuazione preferita dell'invenzione, i due martinetti hanno corse di lunghezza diversa ed il secondo stelo di stantuffo è collegato al lato del carrello più vicino al lato del telaio collegato al primo stelo di stantuffo.

Vantaggiosamente, i cilindri uniti sono formati con una spina sporgente impegnata in una fessura in una guida mobile con il carrello, per impedire il disallineamento tra gli assi degli steli di stantuffo ed i cilindri nelle situazioni sotto carico.

Breve descrizione dei disegni

L'invenzione verrà ora descritta ulteriormente a titolo illustrativo facendo riferimento ai disegni allegati in cui:

- le figure 1 e 2, come già descritto, mostrano un sistema idraulico illustrato in EP 0692 579 e,

- le figure 3, 4 e 5 mostrano un sistema idraulico della presente invenzione in diverse posizioni del carrello.

Descrizione dettagliata della forma o forme di realizzazione preferite

Per evitare ripetizioni superflue, nelle figure che vanno da 3 a 5 ai componenti che hanno la stessa funzione già descritta in merito alle figure 1 e 2 sono stati assegnati numeri di riferimento simili nella serie dei 100 e non verranno descritti una seconda volta.

Invece di usare due martinetti idraulici con una lunghezza di corsa uguale e con gli steli di stantuffo che sporgono dai loro rispettivi cilindri in direzioni opposte, il circuito idraulico delle figure 3-5 usa due martinetti 114, 116 di lunghezza di corsa diversa e con i loro rispettivi steli di stantuffo 114b e 116b che sporgono nella stessa direzione dei cilindri 114a e 116a. Le estremità dello stelo di stantuffo 114b del martinetto più lungo 116 è collegata al telaio 112 per mezzo di un perno di rotazione 122 mentre l'estremità dello stelo di stantuffo 116b del martinetto più corto 116 è collegata per mezzo di un perno di rotazione 124 ad una staffa 124 fissata al carrello 110. Si noterà che la spina 124 è posizionata sul lato sinistro del carrello 110, ovvero sul lato più vicino al lato del telaio 112 collegato allo stelo di stantuffo 114b.

Una piastra di guida 118 fissata al carrello 110 è dotata di una fessura che riceve una spina 120 fissata ai cilindri uniti 114a e 116a vicino all'estremità del cilindro 116a da cui sporge lo stelo di stantuffo 116b. Sarebbe possibile fissare la piastre di guida fessurate 118 ai cilindri 114a, 116a e la spina al carrello 110 come nel caso del circuito idraulico delle figure 1 e 2.

Nella figura 3 il carrello 110 si trova nella sua posizione sinistra nel telaio 112, con lo stelo di stantuffo 114b completamente retratto e lo stelo di stantuffo 116b completamente esteso.

Per spostare il carrello nella posizione intermedia illustrata in figura 4 si applica un fluido idraulico alla faccia più grande dello stantuffo del martinetto idraulico. Se necessario la forza può essere integrata applicando un fluido sotto pressione alla faccia più piccola anulare dello stantuffo del martinetto 116. La forza combinata è sufficiente ad avviare il movimento del carrello 110 verso destra, e questo può continuare finchè lo stelo di stantuffo 114b non è completamente esteso, così come illustrato in figura 4. La continua applicazione del fluido sotto pressione alla faccia più piccola dello stantuffo del martinetto 116 può applicare una forza sufficiente a superare l'attrito dinamico e a mantenere in movimento il carrello finchè esso non raggiunge la posizione di estremità a destra rappresentata in figura 5. In questa posizione di estremità, lo stelo di stantuffo 114b è completamente esteso ma lo stelo di stantuffo 116b è completamente retratto.

Per riportare il carrello 110 nella sua posizione di estremità a sinistra di figura 3, il processo menzionato viene invertito. Prima si applica una pressione alla faccia più grande dello stantuffo del martinetto 116, e se necessario alla faccia più piccola dello stantuffo del martinetto 114, per superare l'attrito statico e per avviare il movimento del carrello 110. Raggiungendo la posizione di figura 4 in cui lo stelo di stantuffo 116b è completamente esteso, la faccia più piccola dello stantuffo del martinetto 114 viene usata per superare l'attrito dinamico e per mantenere verso sinistra il movimento del carrello 110.

Si vedrà dalla suddetta descrizione che il circuito idraulico delle figure 3-5 supera tutti gli inconvenienti della tecnica anteriore, come descritto in precedenza.

In primo luogo si noti che poichè la staffa 126 non sporge oltre il lato del telaio, essa non interferisce con il raggiungimento da parte del carrello di una delle sue posizioni di estremità.

In secondo luogo, la separazione massima tra le estremità degli steli di stantuffo, così come illustrato in figura 5, è minore rispetto alla larghezza completa del telaio di supporto grazie alla larghezza del carrello 110. Pertanto, la tendenza dei cilindri 114a, 116a di spostarsi in alto e in basso nel piano delle figure o di spostarsi in una direzione normale al piano delle figure è ridotta. Inoltre in tutte le posizioni del carrello, i cilindri 114a, 116a, sono supportati nella stessa posizione centrale, che corrisponde alla posizione della spina 120.

In terzo luogo, per iniziare il movimento del carrello in una delle direzioni, il fluido idraulico agisce sempre sulla faccia grande dello stelo di uno dei due martinetti idraulici. E' sempre presente quindi una forza sufficiente disponibile tale da superare l'attrito statico e tale da avviare lo spostamento del carrello. Inoltre, contrariamente alla tecnica anteriore, la stessa forza è disponibile per spostare il carrello in una delle sue posizioni di estremità. In ultimo si vedrà che il sistema idraulico può essere montato sopra il carrello dove è meno esposto allo sporco. Inoltre è possibile con facilità montare uno schermo fisso sul telaio 22 per proteggere lo stelo di stantuffo 114b quando questo è esteso. Un altro schermo può essere fissato al lato inferiore della parte del cilindro idraulico 114a che sporge oltre il cilindro 116a per proteggere lo stelo di stantuffo 116b quando questo è esteso.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema idraulico per spostare un carrello (110) guidato da un telaio di supporto (112)per il movimento lungo un percorso lineare, il sistema comprendendo due martinetti idraulici (114, 116) ciascuno avente un corpo cilindrico (114a, 116a) e uno stelo di stantuffo (114b, 116b) in cui i corpi cilindrici (114,, 116a) dei due martinetti sono uniti tra loro, l'estremità dello stelo di stantuffo (114b) di un martinetto (114) è collegata al telaio di supporto (112) e l'estremità dello stelo di stantuffo (116b) dell'altro martinetto (116) è collegata al carrello (110), caratterizzato dal fatto che i due steli di stantuffo (114b, 116) sporgono dallo stesso lato dei corpi cilindrici uniti (114a, 116a) e in ciascuna posizione di estremità del carrello (110), lo stelo di stantuffo di uno dei martinetti è completamente esteso mentre quello dell'altro martinetto è completamente retratto.
2. Sistema idraulico secondo la rivendicazione 1, in cui i cilindri uniti (114a, 116a) sono dotati di una spina sporgente (120) impegnata in una fessura in una guida (118) mobile con il carrello (110) per impedire il disallineamento tra gli assi degli steli di stantuffo (114b, 116b) e i cilindri (114a, 116a) in una situazione sotto carico.
3. Sistema idraulico secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui i due martinetti (114, 116) hanno corse di lunghezza diversa e il secondo stelo di stantuffo (116b) è collegato al lato del carrello (110) che è più vicino al lato del telaio (112) a cui è collegato il primo stelo di stantuffo (114b).
4. Sistema idraulico secondo la rivendicazione 3, in cui uno schermo fisso è montato sul telaio per proteggere lo stelo di stantuffo del martinetto idraulico più lungo quando questo è esteso.
5. Sistema idraulico secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui uno schermo è fissato alla parte del cilindro idraulico più lungo (114a) che sporge oltre il cilindro più corto (116a) per proteggere lo stelo di stantuffo (116b) del cilindro corto quando questo è esteso.