ITTO20110006A1 - Cilindro maestro differenziale, sistema frenante comprendente il cilindro e metodo per comandare un dispositivo di utilizzazione mediante il cilindro - Google Patents

Description

CILINDRO MAESTRO DIFFERENZIALE, SISTEMA FRENANTE COMPRENDENTE IL CILINDRO E METODO PER COMANDARE UN DISPOSITIVO DI UTILIZZAZIONE MEDIANTE IL CILINDRO

Settore della tecnica

La presente invenzione si riferisce ai dispositivi di generazione di pressione idraulica del tipo comunemente noto come cilindri maestri, e più in particolare riguarda un cilindro maestro differenziale.

Preferibilmente, ma non esclusivamente, l'invenzione trova impiego nei sistemi frenanti idraulici di autoveicoli, e nel seguito della descrizione si farà in generale riferimento a guesta applicazione preferita.

Tecnica nota

I cilindri maestri differenziali sono dispositivi di generazione di pressione comprendenti un pistone con due parti di diametro diverso, o una coppia di pistoni con diametro diverso, e una valvola idraulica atta a far sì che: - inizialmente agisca la parte del pistone o il pistone di diametro maggiore per fornire, per una data corsa del pistone, un'elevata quantità di fluido a bassa pressione; - successivamente, al raggiungimento di una determinata soglia di pressione (pressione o punto di taglio), entri gradualmente in funzione la parte del pistone o il pistone di diametro minore, per fornire, per una data corsa del pistone, una guantità limitata di fluido a pressione elevata.

Questo comportamento à ̈ molto utile nel comando idraulico dei freni degli autoveicoli. Infatti, nei freni si deve avere un gioco tra le parti fisse e quelle mobili (p. es. le pastiglie e i dischi di un freno a disco), al fine di evitare il contatto durante la marcia con conseguenti potenze passive assorbite, surriscaldamenti e usura. Per annullare questo gioco all'inizio della frenata serve un discreto volume di fluido a bassa pressione. Successivamente, guando le parti fisse e guelle mobili del freno sono a contatto definitivo, il volume di fluido assorbito si riduce ma serve una pressione tanto più elevata quanto più intensa à ̈ la frenata.

Una prima caratteristica peculiare dei cilindri maestri differenziali à ̈ data dalla riduzione graduale della pressione nella camera differenziale, dalla pressione di taglio sino al raggiungimento di quella atmosferica, allo scopo di modificare gradualmente, in modo gradevole, il rapporto forza/pressione. Una seconda caratteristica peculiare consiste nel fatto che, al termine della transizione differenziale, l'intera forza applicata agisce sull'area minore del pistone. In concreto, un cilindro maestro differenziale si comporta come se si trattasse di due cilindri maestri con diversi diametri operanti in sequenza, senza perdite di rendimento meccanico/idraulico.

I cilindri maestri differenziali consentono di limitare la corsa complessiva necessaria per azionare i freni e di mantenere la forza applicata sui pedali dei freni entro limiti accettabili, e sono spesso usati in situazioni in cui non à ̈ possibile impiegare un servofreno per limitare lo sforzo ai pedali.

US 3.667.229 descrive un esempio di cilindro maestro differenziale, con un pistone comprendente due parti di diametro diverso che definiscono, con tratti corrispondenti dell'alesaggio del cilindro, una camera ad alta pressione e una camera a bassa pressione che comunicano nella fase iniziale detta sopra e sono isolate dopo il raggiungimento della pressione di taglio. La valvola di controllo à ̈ disposta coassialmente tra le due parti del pistone.

Questa soluzione nota presenta alcuni inconvenienti:

- difficoltà di lavorazione e di montaggio dovute alla configurazione dell'alesaggio del cilindro con doppio diametro e alla configurazione del pistone, e conseguente costo di produzione elevato in rapporto al valore di mercato;

difficoltà d'installazione sul veicolo a causa del maggior ingombro assiale rispetto ad un normale cilindro maestro: quest'ultimo aspetto à ̈ di particolare importanza soprattutto per trattori agricoli, macchine movimento terra e simili, in cui lo spazio a disposizione nel vano motore per gli organi di comando della frenatura à ̈ sempre più limitato.

US 6.378.958 descrive una valvola ripartitrice per un sistema frenante asservito, per ripartire fluido proveniente da diverse sorgenti idrodinamiche e fornire ai freni di un veicolo fluido a bassa pressione in una prima fase della frenata e fluido ad alta pressione in una seconda fase della frenata. La valvola comprende una coppia di pistoni scorrevoli montati telescopicamente, e prevede un comando idrostatico pilotato da un cilindro maestro semplice o a doppio circuito. Questa valvola crea problemi d'ingombro, perché occorre prevedere spazio supplementare per la valvola esterna al cilindro maestro e per i relativi collegamenti al cilindro e alle sorgenti idrodinamiche del fluido d'asservimento. Inoltre, rende complicato e costoso il sistema di comando dei freni.

Descrizione dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione à ̈ di fornire un cilindro maestro differenziale che risolva i problemi della tecnica nota.

Secondo l'invenzione, gli organi di compressione del fluido comprendono un pistone primario e un pistone secondario, cavi e aperti almeno ad un'estremità e associati telescopicamente in modo che il pistone primario scorra sopra il pistone secondario, che à ̈ fisso, e che le loro cavità interne formino una camera unica collegata a un dispositivo di utilizzazione. Il pistone primario à ̈ atto a determinare, con il suo scorrimento, la transizione dalla compressione con la superficie premente maggiore a quella con la superficie premente minore, attivando la valvola di controllo.

Vantaggiosamente, i pistoni definiscono inoltre almeno una camera anulare esterna che à ̈ atta a cooperare con la camera interna fino al raggiungimento della pressione di taglio ed à ̈ successivamente isolata dalla camera interna, per ritornare gradualmente a pressione atmosferica.

Ancora vantaggiosamente, la valvola di controllo à ̈ esterna ai pistoni ed à ̈ ospitata in una sede avente asse parallelo all'asse degli stessi.

Grazie a queste caratteristiche, il cilindro ha ingombro assiale limitato e non richiede un alesaggio con diametri diversi.

L'invenzione riguarda anche un sistema frenante comprendente il cilindro, e un metodo per comandare con fluido in pressione un dispositivo di utilizzazione mediante il cilindro.

Breve descrizione dei disegni

Altri vantaggi e caratteristiche dell'invenzione diventeranno chiari dalla descrizione che segue di forme di realizzazione preferite, con riferimento ai disegni allegati in cui:

- la fig. 1 Ã ̈ una sezione assiale di una prima forma di realizzazione dell'invenzione;

- la fig. 2 Ã ̈ una vista ingrandita della valvola di controllo;

- la fig. 3 Ã ̈ una sezione assiale di una seconda forma di realizzazione dell'invenzione, adatta all'uso in un veicolo con doppio pedale di frenatura e munita di un primo tipo di sistema di bilanciamento della frenatura delle ruote su lati opposti del veicolo;

- la fig. 4 Ã ̈ una sezione assiale di una variante della seconda forma di realizzazione dell'invenzione, munita di un secondo tipo di sistema di bilanciamento della frenatura; e

- la fig. 5 mostra una variante della valvola di controllo. Descrizione dettagliata di forme preferite di realizzazione Con riferimento alla fig. 1 un cilindro maestro 1 secondo l'invenzione comprende un corpo sostanzialmente cilindrico 10, cavo e aperto ad un'estremità, realizzato per esempio in ghisa, lega leggera o in polimero termoplastico o termoindurente, con un alesaggio longitudinale il in cui trova sede una coppia di pistoni cavi 12 e 13. Il pistone 12 (pistone primario) à ̈ comandato dal pedale del freno attraverso un'asta di azionamento 14 e può scorrere telescopicamente sopra il pistone 13 (pistone secondario), che à ̈ fisso. Per convenzione, nel seguito si chiamerà "parte anteriore" del cilindro o dei suoi componenti quella che si trova dal lato dell'asta 14, e "parte posteriore" quella opposta.

Il pistone 12 ha forma sostanzialmente a bicchiere e il pistone 13 presenta preferibilmente una cavità passante. I due pistoni sono montati in modo che le loro cavità interne formino una camera cilindrica unica 15, al cui interno à ̈ montato un elemento 26 di contrasto dello scorrimento del pistone 12, in particolare una molla a spirale disposta tra un risalto interno 12A del fondo chiuso del pistone 12 e uno spallamento interno 13A del pistone 13. Quest'ultimo definisce a sua volta una camera anulare 16 con la superficie frontale dell'estremità aperta del pistone primario 12, la parete laterale dell'alesaggio il e un gradino interno 19 di questo. Come si spiegherà in seguito, la camera 15 à ̈ quella in cui si genera la pressione di comando per i freni, mentre nella camera 16 si ha la riduzione graduale della pressione detta sopra.

Vantaggiosamente, alle sue estremità, il pistone 12 ha diametro esterno leggermente maggiore che nella zona assialmente intermedia, e i tratti di diametro maggiore agiscono da guide per lo scorrimento del pistone 12 nell'alesaggio 11, mentre tra detta zona intermedia del pistone 12 e la parete laterale dell'alesaggio il esisterà un'intercapedine (non distinguibile nel disegno).

La disposizione telescopica detta sopra consente di utilizzare una molla relativamente lunga, a bassa rigidità, che determina una variazione di carico ridotta per riportare alle condizioni iniziali il sistema quando cessa la forza applicata all'asta 14.

All'estremità chiusa, il pistone 12 poggia contro un anello di arresto 17, p. es. un anello Seeger, montato in un'apposita gola formata sulla parete dell'alesaggio 11 in corrispondenza della sua imboccatura. Dal lato opposto al pistone 12, il pistone 13 poggia contro il fondo 18 dell'alesaggio 11 ed à ̈ tenuto premuto contro tale fondo 18 dalla molla 26. All'estremità chiusa del pistone 12 à ̈ collegata in modo convenzionale l'asta 14.

Sempre in modo convenzionale, nel corpo sono formati un ingresso 21 per il fluido, tipicamente olio, proveniente da un serbatoio, almeno un'uscita 22 per fornire il fluido in pressione a dispositivi di utilizzazione, nell'applicazione preferita attuatori idraulici dei freni, e una flangia 23 per il fissaggio al supporto della pedaliera. Il serbatoio, i dispositivi di utilizzazione, i loro condotti di collegamento al cilindro e il supporto non sono rappresentati per semplicità.

Nella parete dell'alesaggio 11, in una zona assialmente intermedia posta di fronte alla zona intermedia del pistone 12, à ̈ prevista una coppia di guarnizioni a labbro 28, 29, alloggiate in rispettive gole 30, 31, vantaggiosamente a sezione rettangolare. Tra le gole 30, 31 à ̈ formata una terza gola 32, p. es. trapezoidale, che comunica attraverso un passaggio radiale 33 con l'ingresso 21 e serve da collettore del fluido proveniente dal serbatoio. La guarnizione 28 à ̈ destinata a intercettare, quando si aziona il pistone 12, passaggi 53, formati nel pistone 12 in prossimità dell'estremità aperta, che mettono in comunicazione la gola 32 con la camera 16, e la guarnizione 29 garantisce la tenuta tra il pistone 12 e la parete dell'alesaggio il verso l'atmosfera. Le guarnizioni 28, 29 sono statiche rispetto alle loro sedi (quindi alla superficie interna dell'alesaggio il) e dinamiche rispetto alla superficie esterna del pistone 12: ciò permette un'usura ridotta delle guarnizioni, poiché lavorano su una superficie non soggetta ad usura dovuta allo scorrimento del pistone.

Una guarnizione anulare 34, disposta in una sede formata nella superficie interna del pistone primario 12 in posizione arretrata rispetto ai passaggi 53, à ̈ destinata a intercettare, quando si aziona il pistone 12, un passaggio 54, formato nella parete del pistone 13 in prossimità dell'estremità aperta, che mette in comunicazione le camere 16 e 15.

La parte terminale della camera 15, al di là dello spallamento 13A, presenta passaggi radiali 55 che sboccano in una gola circolare 56 formata tra le parti terminali del pistone 13 e dell'alesaggio il e comunicante con l'uscita 22 attraverso un passaggio radiale 40. La gola 56 può anche comunicare con la camera 16 grazie al gioco radiale tra le parti terminali del pistone 13 e dell'alesaggio il. Lungo il passaggio rappresentato da questo gioco, nella superficie esterna del pistone 13 à ̈ prevista una sede per un'ulteriore guarnizione a labbro 35 che coopera con la parete dell'alesaggio il formando una valvola unidirezionale atta a consentire la comunicazione tra la camera 16 e la gola 56 (e quindi la camera 15) durante una fase iniziale della frenata, come si spiegherà in seguito.

Nella parte posteriore del corpo 10, tra l'alesaggio 11 e l'uscita 22, à ̈ anche formata una cavità cilindrica a più diametri 37, con asse parallelo a quello dell'alesaggio il, che dà sede alla valvola di controllo della transizione differenziale 38. La cavità 37 à ̈ chiusa ad un'estremità da un tappo con guarnizione 41 e all'altra estremità comunica con l'ingresso 21 attraverso un foro 39. Come si vede meglio in fig. 2, la valvola 38, normalmente chiusa, comprende un otturatore a sfera 43 che à ̈ contrastato da una molla 44 il cui precarico determina la pressione di apertura della valvola. A riposo, l'otturatore 43 poggia contro un tassello elastico 45, preferibilmente di gomma, che assicura la tenuta tra le parti di cavità 37 a monte e a valle dell'otturatore. Un anello 46, che poggia su un gradino 47, impedisce lo scorrimento del tassello 45 quando l'otturatore 43 si sposta in seguito all'apertura della valvola. Dal lato opposto all'otturatore 43, il tassello 45 poggia contro una boccola 48 la cui posizione assiale à ̈ stabilita dal tappo 41. L'apertura iniziale della valvola à ̈ determinata dalla pressione nella camera 16, portata all'otturatore 43 attraverso fori 51, 52, formati rispettivamente nella parete dell'alesaggio 11 e nella boccola 48, e il gioco radiale tra la boccola 48 e uno stelo 50, scorrevole assialmente nella boccola e atto a spostare l'otturatore 43 dopo l'apertura iniziale. Lo stelo 50 presenta una testa allargata 50A e risponde alla pressione del fluido nella camera 15. Per questo scopo, la cavità 37, nella zona in cui si trova la testa 50A, interseca il passaggio 40, p. es. grazie a fori radiali nel tappo 41. Una guarnizione 57 realizza la tenuta tra lo stelo 50 e la boccola 48 e una guarnizione 49 garantisce la tenuta tra la boccola e la parete della cavità 37.

La valvola 38 à ̈ nota in sé da US 3 667229 dove però à ̈ disposta in serie tra i due pistoni: la disposizione parallela all'alesaggio 11 à ̈ una delle caratteristiche dell'invenzione che contribuiscono a limitare l'ingombro assiale. Inoltre la valvola 38, essendo accessibile dall'esterno, consente di realizzare prodotti aventi differenti tarature partendo da una stessa struttura di cilindro maestro differenziale.

Si descriverà ora il funzionamento dell'invenzione.

Nella posizione di riposo, illustrata in fig. 1, vi à ̈ un collegamento idraulico tra l'ingresso 21 e l'uscita 22 (quindi tra il serbatoio di fluido e gli attuatori dei freni) attraverso il passaggio 33, la gola 32, l'intercapedine tra la parete interna dell'alesaggio il e il pistone 12, i passaggi 53, 54, la camera 15, il passaggio 55, la gola 56 e il passaggio 40. Questo collegamento serve per compensare eventuali variazioni di volume dovute a variazioni di temperatura e perdite.

Quando, azionando il pedale del freno, si applica all'asta 14 una forza sufficiente a vincere il precarico della molla 26, il pistone 12 si muove verso sinistra, chiudendo con la guarnizione 28 i passaggi radiali 53 e interrompendo la comunicazione con il serbatoio. Subito dopo, la guarnizione 34 chiude il passaggio 54 interrompendo la comunicazione con la camera 15. In queste condizioni vi à ̈ fluido idraulico in entrambe le camere 15, 16. La camera 16 à ̈ chiusa sia verso il serbatoio sia verso gli attuatori dei freni (dalle guarnizioni 34 e rispettivamente 35) e la camera 15 comunica con l'uscita 22 tramite il passaggio 55. Un ulteriore aumento della forza applicata, e quindi dello spostamento del pistone 12, provocherà uno spostamento del fluido verso l'uscita 22 attraverso il passaggio 55, la gola 56 e il passaggio 40.

I fluidi idraulici convenzionali possono essere considerati incomprimibili e quindi una riduzione del volume, anche piccola, delle camere in cui essi sono contenuti provoca un aumento di pressione significativo, proporzionale all'assorbimento da parte dei dispositivi utilizzatori (cioà ̈, gli attuatori dei freni). In questa fase la camera 16 non comunica con tali dispositivi e quindi non vi à ̈ assorbimento, cosicché la riduzione di volume provocata dallo spostamento del pistone 12 provocherà in essa un rapido aumento della pressione rispetto alla camera 15, che à ̈ invece direttamente collegata agli attuatori dei freni. L'aumento della pressione nella camera 16 vincerà allora la resistenza della guarnizione 35, consentendo il passaggio del fluido verso l'uscita 40, dove i volumi di fluido contenuti nelle due camere si sommano. In questa fase si può allora considerare che il diametro efficace del cilindro sia quello del pistone primario 12. Fino a questo momento la valvola 38 non à ̈ perturbata dal passaggio di fluido verso 1'uscita.

A questo punto, continuando ad agire sul pedale del freno e quindi sull'asta 14, la pressione nella camera 16 aumenta con la stessa legge di quella della camera 15 e, quando viene vinta la resistenza opposta dalla molla 44 (punto di taglio), provoca l'apertura della valvola 38. L'apertura della valvola 38 fa sì che la pressione della camera 16 si scarichi verso l'ingresso 21, e quindi verso il serbatoio, attraverso il foro 39. Da questo momento, le camere 16 e 15 sono nuovamente separate. Lo scarico della pressione della camera 16 attraverso la valvola 38 fa sì che la pressione nella camera 15 prevalga su quella della camera 16. La pressione della camera 15 applica una forza, che cresce proporzionalmente a tale pressione, sullo stelo 50, che sposta l'otturatore 43 allontanandolo ulteriormente dal tassello 45 contro il carico della molla 44 e provocando una graduale riduzione della pressione nella camera 16. Quando la testa 50A dell'otturatore 50 raggiunge la boccola 48, si ha la completa apertura della valvola 38 e la camera 16 à ̈ a pressione atmosferica. Durante questo transitorio, anche il rapporto tra la forza applicata all'asta 14 e la pressione all'uscita del cilindro à ̈ modificato proporzionalmente alla riduzione della pressione nella camera 16, e la pressione d'uscita raggiunge gradualmente il valore determinato dall'applicazione della forza sull'area del pistone 13, senza perdite di rendimento a parte quelle dovute agli attriti e alla molla di contrasto, peraltro equivalenti a quelli dei cilindri maestri convenzionali. Dopo questo transitorio, inizia la fase finale.

In sintesi, secondo l'invenzione, lo scorrimento del pistone primario 12 sul pistone secondario fisso 13 realizza le varie fasi dell'azionamento del cilindro (e quindi del funzionamento del freno) e porta al cambiamento del rapporto corsa/volume rispetto al rapporto forza/pressione.

Va anche notato che, in occasione di un azionamento rapido del pedale del freno, il punto di taglio à ̈ vantaggiosamente elevato grazie alla strozzatura provocata dal foro calibrato 39 che, frenando il passaggio del fluido verso il serbatoio, determina un innalzamento della pressione a valle dell'otturatore 43, che a sua volta innalza la pressione necessaria all'apertura e quindi il punto di taglio. Questo comportamento compensa la necessità d'avere una maggior pressione d'accostamento delle parti mobili degli attuatori dei freni, causata dall'inerzia, per effetto dell'aumentata velocità d'azionamento.

La disposizione descritta presuppone che tutti i freni siano azionati da un solo cilindro maestro. Come noto, in certi veicoli, quali trattori agricoli, macchine per movimento terra e simili, i freni sui due lati del veicolo (in particolare i freni posteriori) sono azionabili separatamente o congiuntamente da due pedali del freno separati attraverso rispettivi cilindri maestri. In questi casi, come noto, à ̈ richiesto un sistema di bilanciamento per garantire una frenatura sostanzialmente della stessa intensità su entrambi i lati quando i due pedali sono azionati simultaneamente. Il bilanciamento à ̈ ottenuto trasferendo fluido in pressione tra i due cilindri maestri attraverso un condotto e una coppia di valvole di bilanciamento, una per ciascun cilindro, che sono normalmente chiuse e si aprono quando la corsa del rispettivo pistone supera un certo valore.

La fig. 3 illustra un cilindro maestro 100 basato sugli stessi principi del cilindro 1 di fig. 1 e munito di un sistema di bilanciamento del tipo suddetto. Gli elementi già descritti con riferimento alla fig. 1 sono indicati ancora con gli stessi numeri di riferimento. Con 70 à ̈ indicato l'attacco del condotto di bilanciamento (non rappresentato), formato nella parte posteriore del corpo 10 al di là dell'estremità del pistone secondario 13, oltre la parete di fondo 18 e in posizione sostanzialmente diametralmente opposta all'uscita 22, e con 71 à ̈ indicata la valvola di bilanciamento per mettere in comunicazione la camera 15 con 1'attacco 70.

La valvola 71 comprende un otturatore 72 solidale per lo scorrimento al pistone primario 12 e costituito da un anello scorrevole su un'asta 73 coassiale alla camera 15. L'asta 73 presenta una parte terminale posteriore disposta in una sede 74 ricavata anch'essa nella parte posteriore del corpo 10, mentre la parte restante si estende nella camera 15 passando attraverso l'estremità del pistone 13. L'asta 73 presenta un foro assiale 75 che, all'estremità posteriore, comunica con l'attacco 70 attraverso un primo passaggio radiale 76, e all'estremità anteriore comunica con la camera 15 attraverso un secondo passaggio radiale 77. L'anello 72 à ̈ montato in posizione tale da chiudere il passaggio 77 nella posizione di riposo del pistone 12, illustrata in figura. Il vincolo tra l'anello 72 e il pistone 12 à ̈ ottenuto per esempio mediante una cartuccia troncoconica risbordata 78, alla cui parte posteriore à ̈ fissato l'anello 72 mentre la parte anteriore poggia sul risalto 12A. All'estremità posteriore l'asta 73 presenta ancora una coppia di guarnizioni anulari 79A, 79B, poste una davanti e l'altra dietro al passaggio 76, che assicurano la tenuta di fluido tra la camera 15 e la sede 74.

La valvola di bilanciamento potrebbe aprirsi in risposta alla pressione esistente nella camera 15 invece che alla corsa del pistone primario. La fig. 4 illustra un cilindro maestro 200 basato sugli stessi principi del cilindro 1 di fig. 1 e munito di un sistema di bilanciamento di questo tipo. Gli elementi già descritti con riferimento alla fig. 1 sono indicati ancora con gli stessi numeri di riferimento. Con 80 à ̈ indicato l'attacco per il condotto di bilanciamento (non rappresentato), formato nella parte inferiore del corpo 10, e con 81 à ̈ indicata la valvola di bilanciamento per mettere in comunicazione la camera 15 con l'attacco 80.

La valvola 81 à ̈ montata in una camera assiale 82 a più diametri, realizzata nel corpo 10 sotto l'alesaggio 11, in posizione sostanzialmente simmetrica rispetto alla sede 37 della valvola 38, e avente asse parallelo all'asse dell'alesaggio il e della sede 37. Ciò contribuisce a limitare le dimensioni longitudinali del cilindro maestro. La camera 82 comunica con la camera 15 attraverso i passaggi 55 e un passaggio radiale 40A, simmetrico rispetto al passaggio 40. La valvola 81 presenta un otturatore 83 scorrevole assialmente nella camera 82 in verso opposto rispetto al pistone primario 12 ed azionabile in apertura in maniera controllata fluidicamente dalla pressione nella camera 15. L'otturatore 83 à ̈ quindi svincolato meccanicamente dal pistone 12. Ciò consente una riduzione del numero dei componenti. In condizioni di riposo, l'otturatore à ̈ disposto in modo da chiudere l'accesso 80A all'attacco 80. Lo scorrimento dell'otturatore 83 avviene contro l'azione di un organo elastico di richiamo 84, p. es. una molla, il cui precarico stabilisce una soglia di pressione per l'apertura. Vantaggiosamente, tale soglia à ̈ la più bassa possibile, in modo tale da poter attivare la funzione di bilanciamento già nelle fasi iniziali della frenatura.

La camera 82 à ̈ chiusa verso l'esterno del corpo 10 da un tappo 85, una cui appendice assiale 85A attraversa la parte anteriore della camera 82 e serve da fine corsa per l'otturatore 83 nella posizione di riposo. Dal lato opposto al tappo 85, il fine corsa per l'otturatore 83 à ̈ ottenuto grazie ad uno spallamento 82A creato da un primo restringimento della camera 82. Un ulteriore restringimento crea un appoggio 82B per l'estremità della molla 84 opposta all'otturatore 83. La parte terminale della camera 82 comunica, attraverso un passaggio radiale 86, con la gola trapezoidale 32 e quindi con il serbatoio di alimentazione. La doppia possibilità di comunicazione per la camera 82 (con la camera 15 del cilindro maestro e il serbatoio di alimentazione) impedisce che un eventuale accumulo di olio rimanga in un vano cieco nella camera 82 ostacolando il regolare movimento dell'otturatore 83.

La tenuta fra l'otturatore 83 e l'attacco 80 può essere ottenuta mediante un'opportuna guarnizione ma, nella realizzazione preferita illustrata in figura, à ̈ una tenuta diretta (per esempio del tipo metallo contro metallo). Tale caratteristica facilita ulteriormente il leggero trafilamento di fluido dal condotto di bilanciamento 80 che avviene comungue fra la camera 82 e l'otturatore 83: nel caso in cui il fluido che ristagna nel condotto di bilanciamento presenti un aumento di volume elevato (ad esempio, a causa di un aumento di temperatura) guando entrambe le valvole di bilanciamento 81 sono chiuse, tale trafilamento permette di evitare un aumento di pressione.

Nel caso in cui si utilizzi una guarnizione di tenuta, questa à ̈ vantaggiosamente spostabile solidalmente con l'otturatore in modo tale da rimanere operativamente situata in una zona della camera 82 ubicata oltre l'apertura 80A del'attacco 80, in particolare fra questa ed il primo spallamento 82A. In questo modo la guarnizione non può strisciare contro i bordi dell'apertura, e quindi non rischia di lacerarsi.

Nella figura si vede ancora che il passaggio 40A si prolunga oltre la camera 82 e porta il fluido in pressione ad un'uscita 87 collegabile ad un ulteriore dispositivo di utilizzazione (p. es. i freni anteriori o il sistema frenante di eventuale rimorchio).

La presenza del bilanciamento, in corsa o in pressione, non modifica il funzionamento generale dell'invenzione. Si noti che le valvole di bilanciamento 71, 81 sono accessibili dall'esterno come la valvola 38 e quindi consentono anch'esse di realizzare prodotti aventi differenti tarature partendo da una stessa struttura di cilindro.

E' evidente che quanto descritto à ̈ dato unicamente a titolo di esempio non limitativo, e che varianti e modifiche sono possibili senza uscire dal campo di protezione dell'invenzione, come definito nelle rivendicazioni che seguono.

Per esempio, come si vede in fig. 5, nella valvola 38' lo stelo 50' può avere diametro uniforme. In questo caso nella camera 37 vi sarà un arresto di fine corsa 58 per l'otturatore 43. Inoltre, nelle valvole 38 (fig. 1) e 38' la guarnizione 57 può mancare, e si realizza la tenuta, p. es. metallo/metallo, tramite accoppiamento a gioco ridotto.

Ancora, il pistone primario potrebbe comprendere una coppia di elementi telescopici, entrambi scorrevoli rispetto al pistone secondario e vincolati meccanicamente in modo che l'elemento esterno provochi lo scorrimento dell'elemento interno dopo una certa corsa. In questo modo si creano due camere anulari a bassa pressione, una attorno al pistone secondario e l'altra attorno all'elemento interno del pistone primario, che saranno associate entrambe a una valvola analoga alla valvola 38.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Cilindro maestro differenziale comprendente: - un ingresso (21) per un fluido da portare in pressione e un'uscita (22) per fornire fluido in pressione a un dispositivo di utilizzazione che prevede almeno una fase iniziale e una fase finale di funzionamento; - organi di compressione (12, 13) aventi almeno una prima ed una seconda superficie premente, detta prima superficie premente avendo un'area maggiore della seconda superficie premente, detti organi di compressione essendo atti a definire almeno una camera (15) collegata al dispositivo di utilizzazione e a portare il fluido nella fase iniziale a una bassa pressione, con la prima superficie, e nella fase finale a una pressione elevata, con la seconda superficie; e - almeno una valvola di controllo (38) atta a comandare una transizione graduale tra le due fasi; caratterizzato dal fatto che gli organi di compressione (12, 13) comprendono un pistone primario (12) e un pistone secondario (13), cavi, aperti ad almeno un'estremità ed associati telescopicamente in modo che il pistone primario (12) scorra sul pistone secondario (13), che à ̈ fisso, e in modo che le loro cavità formino una camera interna che costituisce l'almeno una camera (15) collegata al dispositivo di utilizzazione, lo scorrimento del pistone primario (12) determinando la transizione dalla compressione con la prima superficie a quella con la seconda superficie attivando la valvola di controllo (38).
2. 2. Cilindro maestro differenziale secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che il pistone primario (12) e il pistone secondario (13) sono inoltre atti a definire almeno una camera anulare esterna (16) che à ̈ atta a cooperare con la camera interna durante la fase iniziale ed à ̈ successivamente isolata da questa.
3. 3. Cilindro maestro differenziale secondo la riv. 1 o 2, caratterizzato dal fatto che: - nel pistone primario (12) e nel pistone secondario (13) sono formati rispettivamente un primo e un secondo passaggio (53, 54) che, in condizioni di riposo del cilindro (1; 100; 200), mettono rispettivamente in comunicazione l'ingresso (21) con l'almeno una camera esterna (16) e questa con la camera interna (15) e che, all'azionamento del pistone primario (12), sono chiusi in successione da rispettive guarnizioni (28, 34) statiche rispetto alle loro sedi e dinamiche rispetto alle superfici esterne del pistone primario (12) e rispettivamente secondario (13); e - la tenuta fra la superficie interna di un alesaggio (11) che ospita i pistoni e la superficie esterna del pistone primario (12) durante lo scorrimento di questo à ̈ assicurata da una terza guarnizione (29), statica rispetto alla sua sede e dinamica rispetto al pistone primario (12).
4. 4. Cilindro maestro differenziale secondo la riv. 3, caratterizzato dal fatto che tra la parete esterna del pistone secondario (13) e la superficie interna dell’alesaggio (11) à ̈ formato un ulteriore passaggio che collega l'almeno una camera esterna (16) con un'uscita (55, 40) della camera interna (15) ed à ̈ associato ad una valvola unidirezionale (35) che lo mantiene aperto dopo la chiusura del primo e secondo passaggio e fino al raggiungimento di una pressione prestabilita o “punto di taglio†.
5. 5. Cilindro maestro differenziale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'almeno una valvola di controllo (38) à ̈ esterna ai pistoni (12, 13) ed à ̈ ospitata in una sede (37), parallela a detto alesaggio (11), che intercetta l'uscita della camera interna (15) ed à ̈ atta a consentire l'accesso dall'esterno alla valvola.
6. 6. Cilindro maestro differenziale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la camera interna (15) à ̈ associata a una valvola di bilanciamento (71) normalmente chiusa e comandata in apertura per stabilire un collegamento tra le camere interne (15) di un primo e un secondo cilindro maestro (100) quando un primo e un secondo dispositivo di utilizzazione, comandati rispettivamente dal primo e secondo cilindro maestro (100), operano in modo coordinato, e dal fatto che tale valvola di bilanciamento (71) presenta un otturatore (72) solidale per lo scorrimento al pistone primario (12) e atto a scorrere su una guida (73) che à ̈ disposta coassialmente nella camera interna (15) e presenta un foro assiale (75) che comunica da un lato con un condotto di bilanciamento che collega il primo e secondo cilindro maestro e dal lato opposto à ̈ messo in comunicazione con la camera interna (15) quando lo spostamento del pistone primario supera un valore dato.
7. 7. Cilindro maestro differenziale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che la camera interna (15) Ã ̈ associata a una valvola di bilanciamento (81) normalmente chiusa e comandata in apertura per stabilire un collegamento tra le camere interne (15) di un primo e un secondo cilindro maestro (200) quando un primo e un secondo dispositivo di utilizzazione, comandati rispettivamente dal primo e secondo cilindro maestro (200), operano in modo coordinato, e dal fatto che tale valvola (81) Ã ̈ ospitata in una sede (82), esterna ai pistoni (12, 13) e avente asse parallelo agli assi di questi e della sede (37) della valvola di controllo (38), e presenta un otturatore (83) svincolato meccanicamente dal pistone primario (12) ed azionabile in apertura in maniera controllata fluidicamente dalla pressione assunta dal fluido contenuto nella camera interna (15), l'otturatore (83) essendo scorrevole parallelamente e in verso opposto al pistone primario (12).
8. 8. Cilindro maestro differenziale secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di utilizzazione à ̈ un freno o un gruppo di freni di un autoveicolo.
9. 9. Sistema frenante per autoveicoli, comprendente: - almeno un cilindro maestro differenziale (1; 100; 200) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; - un serbatoio di fluido collegato all'ingresso (21) per inviare nel cilindro il fluido da portare in pressione; e - attuatori di almeno un freno o un gruppo di freni collegati all'uscita (22).
10. 10. Metodo per comandare mediante fluido in pressione un dispositivo di utilizzazione, comprendente almeno una fase iniziale in cui si invia al dispositivo fluido a bassa pressione e alto volume, una fase finale in cui si invia al dispositivo fluido ad alta pressione e basso volume, e una fase di transizione graduale tra le fasi iniziale e finale, caratterizzato dal fatto che dette fasi iniziale, di transizione e finale comprendono l'applicazione di pressione al fluido mediante lo scorrimento telescopico di un pistone primario (12) di un cilindro maestro differenziale (1; 100; 200) su un pistone secondario (13), tenuto fisso, dello stesso cilindro maestro differenziale (1; 100; 200).
11. 11. Metodo secondo la riv. 10, caratterizzato dal fatto che dette fasi iniziale, di transizione e finale comprendono l'applicazione di pressione almeno al fluido contenuto in una camera (15) interna ai due pistoni (12, 13).