ITTO960335A1 - Gruppo attuatore a comando tramite fluido. - Google Patents

Description

DE SCR IZ ION E

La presente invenzione è relativa ad un gruppo attuatore a comando tramite fluido, in particolare per l'azionamento di un leverismo di selezione delle marce a quattro posizioni in un cambio di velocità di un veicolo .

I gruppi attuatori noti comprendono essenzialmente due pistoni scorrevoli a tenuta all'interno di un cilindro, nel quale definiscono sostanzialmente tre camere isolate tra loro, le quali sono collegate con un'unità di pompaggio idraulica mediante l'interposizione di rispettive elettrovalvole a tre vie e due posizioni; uno dei pistoni è normalmente provvisto di uno stelo attivo vincolato al leverismo di selezione delle marce, l'altro è atto a traslare all'interno del cilindro ed a cooperare con il primo sostanzialmente per variarne la posizione dì .fine corsa. Alimentando selettivamente o in combinazione tra loro fluido in pressione alle suddette camere, è possibile ottenere quattro diverse posizioni assiali meccanicamente definite dello stelo.

Tali gruppi attuatori sono piuttosto complessi e costosi a causa della presenza di due pistoni e delle lavorazioni meccaniche cui devono essere sottoposti i pistoni stessi ed il cilindro; inoltre, richiedono 1'impiego di componenti fluidici relativamente complessi.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo attuatore a comando tramite fluido, il quale sia privo degli inconvenienti connessi con i gruppi attuatori di tipo noto e sopra specificati.

Il suddetto scopo è raggiunto dalla presente invenzione, in quanto essa è relativa ad un gruppo attuatore a comando tramite fluido per un cambio di velocità di un veicolo, comprendente un organo mobile atto ad assumere quattro posizioni meccanicamente definite, una prima ed una seconda camera separate a tenuta dal detto organo mobile, mezzi ausiliari di posizionamento atti a determinare una posizione di arresto del detto organo mobile, e primi e secondi mezzi valvolari atti ad alimentare fluido in pressione rispettivamente alle dette prima e seconda camera ed a scaricarlo da esse, in modo che, quando detto fluido è alimentato in entrambe le dette camere, il detto organo mobile è mantenuto dai detti mezzi ausiliari di posizionamento nella detta posizione di arresto e, quando detto fluido è alimentato in una di dette camere ed è scaricato dall'altra, detto organo mobile si dispone in una di due posizioni laterali rispetto a detta posizione di arresto, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi elastici associati al detto organo mobile ed atti a mantenere l'organo mobile stesso in una posizione di riposo interposta tra la detta posizione di arresto ed una delle dette posizioni laterali quando detto fluido è scaricato da entrambe le dette camere.

Per una migliore comprensione della presente invenzione vengono descritte nel seguito due preferite forme di attuazione, a puro titolo di esempi non limitativi e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 illustra in sezione longitudinale un gruppo attuatore a comando tramite fluido realizzato secondo la presente invenzione;

le figure da 2 a 4 illustrano in sezione longitudinale il gruppo attuatore di figura 1, in tre diverse posizioni operative; e

la figura 5 illustra, in sezione longitudinale e con parti asportate per chiarezza, un diverso esempio di attuazione di un gruppo attuatore a comando tramite fluido realizzato secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure da 1 a 4, è indicato nel suo complesso con 1 un gruppo attuatore a comando idraulico per un cambio di velocità 2 (solo parzialmente illustrato) di un veicolo.

Il gruppo 1 comprende un attuatore idraulico 3 a doppio effetto, un'unità di pompaggio 4 atta ad inviare olio in pressione all'attuatore 3, una coppia di elettrovalvole 5, 6 di tipo noto interposte tra 1'attuatore 3 e l'unità 4, ed una centralina elettronica 7 di pilotaggio dell'unità 4 e delle elettrovalvole 5, 6 tramite rispettivi segnali elettrici S di comando. Le elettrovalvole 5, 6 sono del tipo a tre vie e due posizioni e sono collegate all'unità 4 tramite una tubazione 8, all'attuatore 3 tramite rispettivi condotti 9, 10 e allo scarico tramite rispettivi condotti 12, 13; in assenza di segnali di comando S, ciascuna elettrovalvola 5, 6 è normalmente disposta in una posizione di collegamento dell'attuatore 3 allo scarico.

L'attuatore 3 comprende un cilindro cavo 16 di asse A costituito da una parete laterale 17 e da due testate 18, 19 solidalmente collegate in modo noto ad opposte porzioni di estremità 20, 21 della parete 17 stessa e presentanti rispettivi fori passanti 22, 23 di asse A. In particolare, la parete 17 presenta una porzione intermedia 24 avente diametro interno inferiore rispetto al diametro delle porzioni 20, 21 e definente con queste una coppia di spallamenti anulari 25, 26 rivolti rispettivamente verso le testate 18, 19 e distanziati assialmente tra loro di una quantità L. Su una propria superficie anulare interna, la porzione 24 della parete 17 presenta una coppia di gole anulari 31 adiacenti ai relativi spallamenti 25, 26 ed alloggianti rispettive guarnizioni di tenuta 32.

L'attuatore 3 comprende, inoltre, un pistone 33 di asse A montato scorrevole all'interno del cilindro 16, avente un diametro minore rispetto al diametro interno della porzione 24 della parete 17 e presentante lunghezza assiale pari alla distanza L tra gli spallamenti 25, 26. Il pistone 33 è provvisto di opposte superfici di testa 34, 35 uguali tra loro e presenta, su una propria parete laterale, una coppia di gole anulari 36 adiacenti alle relative superfici 34, 35 ed alloggianti rispettive guarnizioni 37 di tenuta. Il pistone 33 è provvisto, inoltre, alle proprie estremità opposte di due steli 38, 39 di asse A, aventi un uguale diametro inferiore al diametro del pistone 33 stesso e scorrevoli a tenuta all'interno dei rispettivi fori 22, 23 delle testate 18, 19/ in particolare, lo stelo 38 è atto ad essere collegato ad un leverismo di selezione delle marce (non illustrato) del cambio 2, mentre lo stelo 39 è atto a cooperare con un sensore (non illustrato) per il rilevamento della posizione assiale dello stelo 39 stesso.

L'attuatore 3 comprende, inoltre, due boccole 40, 41 sostanzialmente cilindriche di asse A, uguali tra loro, montate scorrevoli assialmente tra la porzione 24 della parete 17 e la parete laterale del pistone 33 e rivolte rispettivamente verso le testate 18, 19; ciascuna boccola 40, 41 coopera a tenuta con una propria superficie esterna con la relativa guarnizione 32 e con una propria superficie interna con la relativa guarnizione 37.

In particolare, ciascuna boccola 40, 41 comprende una porzione principale 42 inserita scorrevole tra la porzione 24 della parete 17 e la parete laterale del pistone 33, ed una porzione 43 di riscontro sporgente radialmente in entrambi i versi da un'estremità della porzione 42 ed atta a disporsi in battuta sia contro parte di una relativa superficie di testa 34, 35 del pistone 33 sia contro il corrispondente spallamento 25, 26 della parete 17 del cilindro 16.

Il pistone 33 definisce pertanto con la parete 17, con le rispettive testate 18, 19 e con le rispettive boccole 40, 41 due camere 45, 46 isolate a tenuta tra loro; tali camere 45, 46 comunicano con i rispettivi condotti 9, 10, e quindi con le corrispondenti elettrovalvole 5, 6, tramite relativi fori radiali passanti 47, 48 ricavati nella parete 17.

Quando entrambe le camere 45, 46 sono collegate all'unità 4, il pistone 33 è mantenuto dalle boccole 40, 41 in una posizione di arresto, in cui il pistone 33 stesso è allineato assialmente con la porzione 24 della parete 17 e le porzioni 43 delle boccole 40, 41 sono disposte in battuta contro i rispettivi spallamenti 25, 26 della parete 17 e contro le rispettive superfici di testa 34, 35 del pistone 33 (figura 3).

Quando la camera 45 è collegata all'unità 4 e la camera 46 è collegata allo scarico, il pistone 33 è disposto in una prima posizione laterale rispetto alla posizione di arresto, in cui la superficie di testa 35 del pistone 33 mantiene la porzione 43 della boccola 41 in battuta contro la testata 19 e la porzione 43 della boccola 40 è disposta in battuta contro lo spallamento 25 (figura 2).

Viceversa, quando la camera 45 è collegata allo scarico e la camera 46 è collegata all'unità 4, il pistone 33 è disposto in una seconda posizione laterale rispetto alla posizione di arresto ed opposta alla prima posizione laterale, in cui la superficie di testa 34 del pistone 33 mantiene la porzione 43 della boccola 40 in battuta contro la testata 18 e la porzione 43 della boccola 41 è disposta in battuta contro lo spallamento 26 (figura 4).

Lo stelo 38 presenta una porzione 49 esterna al cilindro 16 alloggiata con gioco all'interno di una sede 50 ricavata in una scatola 51 del cambio 2 ed inserita scorrevole in una coppia di manicotti 52, 53 di asse A spaziati tra loro e fissati in modo noto alla scatola 51 stessa. La porzione 49 presenta, inoltre, uno spallamento anulare 54 esterno ed una sede anulare 55 per un anello elastico 56 spaziata dallo spallamento 54 stesso.

Il gruppo 1 comprende, inoltre, una coppia di bussole 57, 58 di asse A calzate in modo scorrevole sulla porzione 49, montate tra i manicotti 52, 53 ed interposte tra lo spallamento 54 e l'anello 56. Il gruppo 1 comprende, inoltre, una prima molla 59 ad elica di asse A avvolta in modo scorrevole sulla porzione 49 e compressa tra le bussole 57, 58 in modo da spingere le bussole 57, 58 stesse rispettivamente contro lo spallamento 54 e contro l'anello 56 e rendere la bussola 58 solidale alla porzione 49; il gruppo 1 comprende, inoltre, una seconda molla 60 ad elica di asse A avvolta in modo scorrevole sulla porzione 49 e compressa tra la bussola 57 ed il manicotto 53.

Quando entrambe le camere 45, 46 sono collegate allo scarico, le molle 59, 60 mantengono lo stelo 38, e quindi il pistone 33, in una posizione di riposo, in cui la superficie di testa 35 del pistone 33 stesso è disposta in una posizione intermedia tra lo spallamento 26 e la testata 19, la porzione 43 della boccola 40 è disposta in battuta contro lo spallamento 25 e la porzione 43 della boccola 41 è disposta a contatto della superficie 35 stessa del pistone 33 (figura 1).

Da quanto precede, è chiaro che il pistone 33 è atto ad assumere quattro diverse posizioni meccanicamente definite (riposo, arresto e prima e seconda laterale) in funzione degli azionamenti delle elettrovalvole 5, 6.

Il funzionamento del gruppo attuatore 1 viene descritto a partire da una configurazione iniziale, in cui le elettrovalvole 5, 6 collegano le rispettive camere 45, 46 con lo scarico ed il pistone 33 è mantenuto dalle molle 59, 60 nella suddetta posizione di riposo (figura 1).

Commutando l'elettrovalvola 5 in una posizione di collegamento della camera 45 con l'unità 4, la pressione dell'olio agisce sulla porzione 43 della boccola 40, che viene mantenuta a contatto con lo spallamento 25, e sulla superficie 34 del pistone 33, che viene spinto verso la testata 19, trascinando con sé la boccola 41. Durante lo spostamento del pistone 33, lo stelo 38 si sposta assialmente e trascina con sé le bussole 57, 58 verso il manicotto 53 comprimendo la molla 60, finché l'anello 56 si dispone a contatto del manicotto 53 stesso; il pistone 33 si arresta nella propria prima posizione laterale (figura 2).

Commutando anche l'elettrovalvola 6 in una posizione di collegamento della camera 46 con l'unità 4, la pressione idraulica agisce sulla porzione 43 della boccola 40 mantenendola a contatto dello spallamento 25, sulle superfici di testa 34, 35 del pistone 33 e sulla porzione 43 della boccola 41, spingendola verso lo spallamento 26. Poiché la pressione agente sulla boccola 40 si scarica sulla parete 17, la forza agente sulla boccola 41 e sulla superficie 35 del pistone 33 è maggiore della forza agente sulla superficie 34 del pistone 33 stesso. Pertanto, la boccola 41 si sposta verso lo spallamento 26 trascinando con sé il pistone 33. Durante lo spostamento del pistone 33, lo stelo 38 si sposta assialmente e trascina con sé le bussole 57, 58 verso il manicotto 52; ad un certo punto della corsa dello stelo 38, la bussola 57 giunge in battuta contro il manicotto 52 e, durante la porzione di corsa successiva, la bussola 58 si avvicina alla bussola 57 stessa comprimendo la molla 59. Quando la boccola 41 giunge a contatto dello'spallamento 26, il pistone 33 si dispone nella propria posizione di arresto, in cui si trova in condizioni di equilibrio idraulico (figura 3).

Commutando l'elettrovalvola 5 in una posizione di collegamento della camera 45 con lo scarico, la pressione dell'olio agisce sulla porzione 43 della boccola 41, che viene mantenuta a contatto con lo spallamento 26, e sul pistone 33 che viene spinto verso la testata 18, trascinando con sé la boccola 40. Durante lo spostamento del pistone 33, lo stelo 38 si sposta assialmente avvicinando ulteriormente la bussola 58 alla bussola 57 disposta in battuta contro il manicotto 52, comprimendo ulteriormente la molla 59 e consentendo alla molla 60 di allungarsi assialmente; il pistone 33 si arresta nella propria seconda posizione laterale (figura 4).

Per ottenere il ritorno alla configurazione iniziale, è sufficiente commutare l'elettrovalvola 5 in una posizione di collegamento della camera 45 con lo scarico; in questo modo, le molle 59, 60 ritornano alle proprie lunghezze iniziali, riportando il pistone 33 nella posizione di riposo.

Nella figura 5, è illustrato un diverso esempio di attuazione di un gruppo attuatore a comando idraulico realizzato secondo la presente invenzione ed indicato nel suo complesso con 1'; il gruppo 1' viene descritto per quanto differisce dal gruppo 1, utilizzando gli stessi numeri di riferimento per indicare parti simili o equivalenti a quelle già descritte.

Il gruppo 1' differisce dal gruppo 1 per il fatto che le molle 59, 60 sono alloggiate all'interno del cilindro 16 e precisamente nelle rispettive camere 45, 46 dell'attuatore 3. In particolare, la molla 59 è avvolta in modo scorrevole intorno allo stelo 39 ed è compressa tra la testata 18 e la porzione 43 della boccola 40, mentre la molla 60 è avvolta intorno allo stelo 38 ed è compressa tra la testata 19 ed un anello 61 di asse A atto a disporsi in battuta contro uno spallamento anulare 62 ricavato sulla parete 17 del cilindro 16 tra lo spallamento 26 e la testata 19 stessa, quando entrambe le camere 45, 46 sono collegate allo scarico e quando la camera 46 è collegata all'unità 4; l'anello 61 è, inoltre, atto a definire una battuta per la boccola 41, nella posizione di riposo e nella prima posizione laterale del pistone 33. Infine, il condotto 13 è collegato alla camera 46 mediante due fori radiali passanti 63, 64 ricavati nella porzione 21 della parete 17 e disposti da bande opposte dello spallamento 62.

Il funzionamento del gruppo 1' è analogo al funzionamento del gruppo 1 e pertanto non viene descritto .

Da un esame delle caratteristiche dei gruppi attuatori 1, 1' realizzati secondo la presente invenzione sono evidenti i vantaggi che essa consente di ottenere .

In particolare, i gruppi attuatori 1, 1' risultano di semplice ed economica realizzazione, in particolare per il fatto di prevedere un unico pistone in movimento all'interno del cilindro. Inoltre, per l'ottenimento delle suddette quattro posizioni dello stelo 38, e quindi del pistone 33, sono sufficienti solo due elettrovalvole a tre vie e due posizioni, con notevole semplificazione del circuito idraulico di azionamento. Nel caso del gruppo attuatore 1, è possibile utilizzare una coppia di-molle 59, 60 già presenti normalmente nei cambi di velocità dei veicoli, con conseguente semplificazione costruttiva del gruppo 1 stesso.

Risulta infine chiaro che ai gruppi attuatori 1, 1' possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall'ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.

In particolare, ciascuna elettrovalvola 5, 6 potrebbe essere sostituita da una coppia di elettrovalvole a due vie e due posizioni, una delle quali collegata all'attuatore 3 ed all'unità di pompaggio 4 e l'altra collegata all'attuatore 3 ed allo scarico; inoltre, 1'attuatore 3 a doppio effetto potrebbe essere sostituito da una coppia di attuatori a semplice effetto presentanti rispettivi stantuffi solidalmente collegati tra loro; infine, l'azionamento potrebbe essere pneumatico anziché idraulico.

Claims (1)

1. R IV EN D ICA Z ION I 1.- Gruppo attuatore (1, I') a comando tramite fluido per un cambio di velocità (2) di un veicolo, comprendente un organo mobile (33, 38, 39) atto ad assumere quattro posizioni meccanicamente definite, una prima ed una seconda camera (45, 46) separate a tenuta dal detto organo mobile (33, 38, 39), mezzi ausiliari di posizionamento (25, 26, 40, 41) atti a determinare una posizione di arresto del detto organo mobile (33, 38, 39), e primi e secondi mezzi valvolari (5, 6) atti ad alimentare fluido in pressione rispettivamente alle dette prima e seconda camera (45, 46) ed a scaricarlo da esse, in modo che, quando detto fluido è alimentato in entrambe le dette camere (45, 46), il detto organo mobile (33, 38, 39) è mantenuto dai detti mezzi ausiliari di posizionamento (25, 26, 40, 41) nella detta posizione di arresto e, quando detto fluido è alimentato in una di .dette camere (45, 46) ed è scaricato dall'altra (46, 45), detto organo mobile (33, 38, 39) si dispone in una di due posizioni laterali rispetto a detta posizione di arresto, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi elastici (59, 60) associati al detto organo mobile (33, 38, 39) ed atti a mantenere l'organo mobile (33, 38, 39) stesso in una posizione di riposo interposta tra la detta posizione di arresto ed una delle dette posizioni laterali quando detto fluido è scaricato da entrambe le dette camere (45, 46). 2.- Gruppo attuatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un cilindro (16) delimitato da una parete laterale (17) e da una prima ed una seconda testata (18, 19), e dal fatto che il detto organo mobile comprende un pistone (33) montato scorrevole all'interno del detto cilindro (16) tra le dette posizioni laterali, in cui è disposto adiacente rispettivamente alle dette prima e seconda testata (18, 19), i detti mezzi ausiliari di posizionamento (25, 26, 40, 41) essendo interposti a tenuta tra il detto pistone (33) e la detta parete laterale (17) del cilindro (16), il detto pistone (33) definendo con la detta parete laterale (17) del cilindro (16), con i detti mezzi ausiliari di posizionamento (25, 26, 40, 41) e con le rispettive prima e seconda testata (18, 19) le dette prima e seconda camera (45, 46). 3.- Gruppo attuatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi ausiliari di posizionamento comprendono almeno'una boccola (40, 41) coassiale al detto pistone (33) e scorrevole assialmente a tenuta tra il detto pistone (33) e la detta parete laterale (17) del cilindro (16), e mezzi di riscontro assiale (25, 26, 43) tra la detta boccola (40, 41) e la detta parete laterale (17) del cilindro (16) e tra la boccola (40, 41) stessa ed il detto pistone (33). 4.- Gruppo attuatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la detta parete laterale (17) del cilindro (16) presenta almeno un primo spallamento anulare (25, 26), e la detta boccola (40, 41) comprende una porzione principale (42) inserita scorrevole tra la detta parete laterale (17) del cilindro (16) ed il detto pistone (33), ed una porzione (43) di riscontro sporgente radialmente in entrambi i versi dalla detta porzione principale (42) ed atta a disporsi in battuta sia contro il detto pistone (33) sia contro il detto primo spallamento (25, 26); il detto primo spallamento (25, 26) e la detta porzione (43) di riscontro della boccola (40, 41) definendo i detti mezzi di riscontro assiale. 5.- Gruppo attuatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere due dette boccole (40, 41) presentanti le relative dette porzioni (43) di riscontro rivolte verso le rispettive dette testate (18, 19) e due detti primi spallamenti anulari (25, 26) rivolti verso le rispettive dette testate (18, 19) e spaziati tra loro assialmente di una quantità (L) pari alla lunghezza assiale del detto pistone (33). 6.- Gruppo attuatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elastici comprendono una prima ed una seconda molla (59, 60) ad elica coassiali al detto cilindro (16), alloggiate rispettivamente nelle dette prima e seconda camera (45, 46) ed interposte tra i detti mezzi ausiliari di posizionamento (25, 26, 40, 41) e le rispettive dette testate (18, 19). 7.- Gruppo attuatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la detta prima molla (59) è disposta tra la detta prima testata (18) e la porzione (43) di riscontro di una relativa detta boccola (40), e la detta seconda molla (60) è disposta tra la detta seconda testata (19) ed un anello (61) coassiale al detto pistone (33); il detto anello (61) essendo atto a definire una battuta per una relativa detta boccola (41) ed a disporsi in battuta contro un secondo spallamento anulare (62) ricavato sulla detta parete laterale (17) del cilindro -(16) tra un relativo (26) di detti primi spallamenti anulari (25, 26) e la seconda testata (19) stessa. 8.- Gruppo attuatore secondo 'una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elastici (59, 60) sono esterni al detto gruppo attuatore (1) ed appartengono al detto cambio di velocità (2). 9.- Gruppo attuatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto che il detto organo mobile comprende almeno uno stelo (38) solidale al detto pistone (33) e presentante una porzione sporgente (49) esternamente dal detto cilindro (16) e scorrevole tra una coppia di manicotti (52, 53) fissi spaziati tra loro, il detto gruppo attuatore (1) comprendendo almeno una bussola (58) calzata sulla detta porzione sporgente (49) e resa solidale alla porzione sporgente (49) stessa, i detti mezzi elastici comprendendo una prima ed una seconda molla (59, 60) ad elica avvolte sulla detta porzione sporgente (49) del detto stelo (38), disposte da bande laterali opposte della detta bussola (58) ed interposte, ciascuna, tra la bussola (58) stessa ed un relativo detto manicotto (52, 53) fisso. 10.- Gruppo attuatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di alimentazione (4) del detto fluido in pressione, i detti primi e secondi mezzi valvolari (5, 6) essendo interposti tra i detti mezzi di alimentazione (4) e rispettivamente le dette prima e seconda camera (45, 46). 11.- Gruppo attuatore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti mezzi valvolari è costituito da un'elettrovalvola (5, 6) a tre vie e due posizioni collegata ai detti mezzi di alimentazione (4), allo scarico e ad una relativa detta camera (45, 46), ciascuna detta elettrovalvola (5, 6) essendo normalmente disposta in una posizione di collegamento di una relativa detta camera (45, 46) allo scarico. 12.- Gruppo attuatore a comando tramite fluido, sostanzialmente come descritto ed illustrato nei disegni allegati.