ITTO20090871A1 - Cilindro idraulico di azionamento per disinnestare la frizione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: ”Cilindro idraulico di azionamento per disinnestare la frizione”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un cilindro idraulico di azionamento per il disinnesto della frizione. I dispositivi di questo genere sono anche noti nel settore come “spingidisco concentrici” o “hydraulic concentric slave cylinders” (o e sono comprensivi di un pistone anulare che scorre a tenuta contro le pareti interna ed esterna di un foro anulare; un fluido pressurizzato, proveniente da una pompa della frizione, viene immesso attraverso una luce di immissione in una camera di lavoro definita tra il pistone ed un’estremità chiusa o fondo del foro, facendo traslare il pistone lungo il foro anulare. I cilindri idraulici di questo tipo sono largamente utilizzati per disinnestare la frizione degli autoveicoli. Il pistone è rigidamente collegato ad un cuscinetto reggispinta il cui anello girevole, che è in contatto con la molla a diaframma della frizione, ruota solidalmente all’albero di trasmissione.

Per una migliore comprensione dello stato della tecnica e dei problemi ad essa inerenti, verrà dapprima descritto un CSC di tipo noto, illustrato nella figura 5 dei disegni allegati. Nei CSC fino ad ora più diffusi, la superficie cilindrica che definisce la parete interna del foro è costituita da un primo elemento tubolare A con una base flangiata G; l’elemento tubolare A viene inserito in un’apertura centrale F di un secondo corpo metallico pressofuso B avente una formazione tubolare E di diametro maggiore rispetto a quella del primo elemento A ed una flangia di base H per il montaggio del cilindro sulla scatola del cambio. Le due formazioni tubolari sono disposte coassialmente per definire tra di loro la camera idraulica di lavoro per un pistone anulare. Tra la base flangiata dell’elemento tubolare e la flangia del corpo pressofuso viene interposta una guarnizione C atta a sigillare il fondo della camera idraulica. Un quarto elemento metallico anulare D viene spinto contro la base flangiata G ed accolto con questa in una sede K ricavata nel corpo B. L’elemento D porta esternamente e internamente le guarnizioni di tenuta dell’olio del cambio.

Le quattro parti vengono assemblate e deformate localmente (acciaccate) in più punti per formare un gruppo unico.

I cilindri idraulici del tipo sopra citato richiedono spese considerevoli per una serie di operazioni diverse; occorre infatti:

- effettuare una lavorazione specifica della superficie interna della formazione tubolare del corpo pressofuso, che serve da superficie di scorrimento del pistone;

- effettuare operazioni di stampaggio e imbutitura in lamiera d’acciaio e successiva rettifica e lucidatura del primo elemento tubolare interno, del quale occorre poi lavorare anche la flangia destinata a comprimere la guarnizione di tenuta;

- assemblare quattro componenti (A, B, C, D) ed eseguire un’operazione di acciaccatura su almeno 4 punti della flangia del primo elemento per fissarlo al secondo e garantire la tenuta idraulica tra le due parti; occorre inoltre effettuare specifiche prove per verificare che la tenuta meccanica e idraulica sia efficace.

Ai costi di investimento elevati per realizzare stampi, attrezzature di montaggio, processi di lavorazione e prova, occorre anche aggiungere possibili errori di coassialità tra le due parti tubolari. Tali errori, che possono essere presenti sin dall’assemblaggio iniziale o che possono comparire a seguito di interventi di manutenzione, in molti casi danno luogo a difetti di tenuta quando si applica la pressione idraulica di esercizio, con conseguenti guasti che comportano spese maggiori della sostituzione del solo cilindro idraulico.

Sono stati recentemente proposti cilindri idraulici nei quali il foro anulare è ricavato in un singolo corpo di materiale plastico stampato; tuttavia questi corpi si sono rivelati poco durevoli a causa delle temperature elevate dell’ambiente di lavoro del cilindro idraulico. I costi elevati per stampi e sistemi automatici di montaggio rendono poi questa soluzione conveniente solo per la produzione in grande serie, senza aggiungere vantaggi in durata e affidabilità nel tempo.

È scopo dell’invenzione realizzare un cilindro idraulico perfezionato, in grado di ovviare ai limiti e agli inconvenienti della tecnica nota sopra discussa; in particolare, si desidera realizzare un dispositivo che combini un’eccellente tenuta ermetica, assicurata per tutta la vita del dispositivo, e un’ottima resistenza alle elevate temperature.

Per il conseguimento di questi ed altri scopi e vantaggi, che saranno compresi meglio in seguito, la presente invenzione propone di realizzare un cilindro idraulico avente le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.

Verrà ora descritta una forma di realizzazione preferita ma non limitativa del cilindro idraulico secondo l’invenzione; si fa riferimento ai disegni allegati, in cui:

la fig. 1 è una vista in sezione assiale longitudinale di un cilindro idraulico secondo una forma di realizzazione dell’invenzione;

la fig. 2 è una vista prospettica in esploso del cilindro idraulico della fig. 1;

le figg. 3 e 4 sono rispettivamente una vista prospettica ed una vista in sezione assiale di un corpo in lega facente parte del cilindro idraulico della fig. 1; e

la fig. 5 è una vista esplosa in sezione assiale di alcuni componenti di un cilindro idraulico di tipo tradizionale.

Facendo ora riferimento alle figure da 1 a 4, un CSC o cilindro idraulico di azionamento per disinnestare un innesto a frizione con cuscinetto reggispinta integrato comprende un corpo 10 formato integralmente in lega di alluminio, al cui interno è ricavato un foro 11 di forma anulare cilindrica, nel quale scorre a tenuta un pistone anulare, preferibilmente composto da un elemento pistone portaguarnizione 13 e da un elemento pistone secondario 17.

L’elemento pistone 13 porta una guarnizione anulare 14 di materiale elastomerico avente labbri concentrici che impegnano a strisciamento le rispettive superfici cilindriche coassiali interna 15 ed esterna 16 del foro 11 ed assicurano la tenuta idraulica della camera di lavoro definita tra l’elemento pistone 13, le superfici coassiali 15, 16, e il fondo chiuso o estremità terminale 18 del foro. Nella particolare forma di realizzazione illustrata nei disegni, l’elemento pistone 13 appoggia contro e spinge l‘elemento pistone anulare secondario 17 sul quale è montato solidamente l’anello rotazionalmente stazionario 21 di un cuscinetto reggispinta 20. Con 22 è indicato l’anello girevole del cuscinetto, atto a contattare la molla a diaframma (non illustrata) della frizione e trascinato in rotazione solidalmente all’albero di uscita (non illustrato). Tra l’anello stazionario 21 e l’anello girevole 22 del cuscinetto sono interposte sfere di rotolamento 23.

Centralmente nel corpo 10 è formata una cavità cilindrica assiale passante 12 idonea a consentire il passaggio dell’albero di uscita (non illustrato).

Il corpo 10 in lega d’alluminio può essere prodotto mediante stampaggio a caldo, o per pressofusione, o per fusione in conchiglia. Nella forma di realizzazione preferenziale dell’invenzione, l’intero corpo 10 è sottoposto ad un processo di anodizzazione dura con successivo procedimento di sigillatura completa delle superfici. Queste tecnologie permettono di ottenere superfici di scorrimento con rugosità molto basse per la guarnizione di tenuta 14, favorendo la durata del dispositivo.

È preferibile che la lega d’alluminio costituente il corpo 10 sia una lega di tipo idoneo ad essere anodizzata dura, ad esempio la lega 6082 o la lega 6262 secondo la norma europea EN 573-3. Le leghe di questo tipo, infatti, sviluppano uno strato superficiale di anodizzazione duro che previene o comunque ritarda drasticamente la formazione di rugosità superficiali e l’ossidazione. Di conseguenza si riduce l’abrasione della guarnizione 14 e si prolunga la vita utile del dispositivo.

Grazie al fatto che il foro 11 è formato integralmente al corpo 10, è garantito il mantenimento della coassialità delle pareti di scorrimento 15, 16 con conseguente annullamento delle cause di guasto delle soluzioni precedenti. La formazione integrale del foro 11 evita la necessità di prevedere le tradizionali chiusure meccaniche e sistemi di tenuta aggiuntivi, soggetti a guasto in caso di montaggio imperfetto.

La parte terminale o fondo 18 del foro 11 è di sezione ridotta rispetto al resto del foro 11 e non è raggiungibile dalla guarnizione 14, e forma così una precamera idraulica che serve per ottimizzare il collegamento idraulico dalla camera idraulica del foro 11 al condotto 19 di mandata dell’olio, anch’esso formato integralmente nel corpo 10. Inoltre, la precamera idraulica ottimizza la distribuzione della spinta dell’olio contro la guarnizione 14. Il condotto 19 viene collegato idraulicamente al cilindro maestro (non illustrato) attraverso tubazioni esterne. Il corpo 10 forma integralmente una flangia di base 25 con fori passanti 26 (figure 3 e 4) per bulloni di fissaggio (non illustrati) ad una sede di supporto (non illustrata) solidale alla scatola del cambio. Per la tenuta tra quest’ultima e il corpo 10 può essere prevista una guarnizione di tenuta frontale 27, in questo esempio alloggiata in una gola 28 praticata nella flangia 25. Con 29 è indicata un’ulteriore guarnizione anulare per assicurare la tenuta sull’albero di trasmissione (non illustrato), evitando la fuoriuscita dell’olio del cambio.

Secondo una forma di realizzazione preferita, si è scelto di realizzare il pistone in due elementi anulari separati 13, 17 ed assialmente adiacenti. Questa configurazione permette ai due elementi pistone di assumere posizioni di lavoro non perfettamente allineate. Un leggero angolo o sfalsamento reciproco consente di ridurre l’usura dei componenti del dispositivo coinvolti dal moto delle parti mobili, annulla gli effetti negativi in caso di errori di perpendicolarità / coassialità tra gruppo frizione e gruppo cambio, e smorza le rumorosità e vibrazioni generate durante il funzionamento. I due elementi pistone 13, 17 sono preferibilmente realizzati in lega di alluminio e subiscono un trattamento, dopo lavorazione, di anodizzazione dura con successivo procedimento di sigillatura (completa). Sulla superficie interna dell’elemento pistone secondario 17 sono ricavate in questo esempio due gole 24 che durante l’assemblaggio del dispositivo vengono riempite di grasso lubrificante che verrà rilasciato nel tempo per ridurre l’usura da scorrimento.

Il contatto continuo del cuscinetto reggispinta 20 con la molla a diaframma di disinnesto frizione è assicurato da una molla a compressione 32, interposta in condizione assialmente compressa tra l’anello stazionario 21 e la flangia di base 25 del corpo 10.

Il cilindro 10 può anche essere dotato di una cuffia parapolvere 33 agganciata alla parte rotazionalmente stazionaria del dispositivo attraverso due scodellini anulari 34, 35 impegnati rispettivamente contro la flangia di base 25 e l’anello stazionario 21 del cuscinetto.

Un seeger di chiusura 36 (fig. 2) completa il montaggio dell’assieme definendo un arresto meccanico alla corsa del dispositivo attraverso il suo aggancio in sede apposita sul corpo 10.

Le persone esperte nel settore apprezzeranno che la presente invenzione consegue gli scopi e i vantaggi citati nella parte introduttiva, specialmente per ciò che riguarda una notevole riduzione dei costi di assemblaggio. Prove sperimentali hanno rivelato che il cilindro della presente invenzione è efficace anche se viene montato manualmente con un errore di montaggio assiale fino a 0,5 mm, sommato ad un errore di montaggio angolare fino a 30’, assicurando comunque una durata elevata ed una bassa rumorosità / vibrazione durante il suo funzionamento. La formazione monolitica del corpo 10 permette inoltre di uniformare la spinta idraulica, sopportare agevolmente pressioni idrauliche elevate, migliorare la risposta idraulica del dispositivo in termini di portata (incrementando il volume di olio mandato nell’unità di tempo) ed incrementare la capacità di spurgo del sistema.

Si intende che l'invenzione non è limitata alla forma di realizzazione qui descritta ed illustrata, che è da considerarsi come un esempio di attuazione del cilindro idraulico; l’invenzione è invece suscettibile di modifiche relative a forma e disposizione di parti, dettagli costruttivi e di funzionamento, così come specificato nelle rivendicazioni annesse.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cilindro idraulico concentrico di azionamento per disinnestare un innesto a frizione, con un foro cilindrico anulare (11) avente due superfici cilindriche coassiali, interna (15) ed esterna (16), ed un fondo chiuso (18) ad una sua estremità, un pistone anulare (13, 17) che scorre a tenuta contro le superfici coassiali (15, 16) del foro, definendo una camera idraulica di lavoro tra il pistone, le superfici coassiali e il fondo del foro, e dove il pistone agisce su un anello rotazionalmente stazionario (21) di un cuscinetto reggispinta (20) per spingere un anello girevole (22) del cuscinetto contro un elemento elastico di un innesto a frizione, ed una cavità cilindrica centrale assiale passante (12) per accogliere un albero motore in uscita dalla scatola del cambio, caratterizzato dal fatto che il foro (11) con le superfici coassiali (15, 16), il fondo (18) e la cavità centrale (12) sono formati integralmente in un singolo corpo (10) in lega d’alluminio.
2. 2. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (10) è re alizzato mediante stampaggio a caldo o fusione in conchiglia o pressofusione.
3. 3. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che le superfici coassiali (15, 16) del foro anulare (11) sono trattate mediante un processo di anodizzazione dura con successivo procedimento di sigillatura completa delle superfici.
4. 4. Cilindro idraulico secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la porzione terminale o di fondo (18) del foro (11) ha sezione ridotta rispetto al resto del foro (11), così da definire una precamera idraulica anulare, non raggiungibile dal pistone (13) o dalla guarnizione (14), che si estende circonferenzialmente attorno all’estremità del foro ed è comunicante con un condotto (19) di mandata dell’olio, anch’esso formato integralmente nel corpo (10).
5. 5. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il condotto (19) è ottenuto in una flangia di base (25), formata integralmente con il corpo (10), per il montaggio del cilindro alla scatola del cambio.
6. 6. Cilindro idraulico secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il pistone anulare è composto da due elementi anulari (13, 17), assialmente adiacenti e appoggiati l’uno all’altro.
7. 7. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che un primo elemento pistone (13), più vicino al fondo (18) del foro (11), reca una guarnizione di tenuta (14) provvista di labbri concentrici contrapposti che impegnano a strisciamento le rispettive superfici cilindriche coassiali interna (15) ed esterna (16) del foro (11), e un secondo elemento pistone (17), più lontano dal fondo (18) del foro (11), impegna a spinta il cuscinetto (20).
8. 8. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il secondo elemento pistone (17) presenta una superficie cilindrica interna nella quale è formata almeno una gola (24) atta a contenere grasso lubrificante.
9. 9. Cilindro idraulico secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la lega d’alluminio costituente il corpo (10) è una lega di tipo idoneo ad essere anodizzata dura.