IT201900006706A1

IT201900006706A1 - Cilindro idraulico, particolarmente per il comando di un innesto a frizione in un veicolo a motore

Info

Publication number: IT201900006706A1
Application number: IT102019000006706A
Authority: IT
Inventors: Alessio Prato
Original assignee: Raicam Driveline S R L
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2020-11-10
Also published as: US11841055B2; US20220196084A1; BR112021022440A2; WO2020229990A1; CN113825922A

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo: “Cilindro idraulico, particolarmente per il comando di un innesto a frizione in un veicolo a motore”

DESCRIZIONE

Settore tecnico

La presente invenzione attiene al settore dei comandi idraulici per un veicolo a motore. L’invenzione si riferisce, in particolare, ad un cilindro idraulico per il comando di un innesto a frizione o di un sistema frenante in un veicolo a motore.

Tecnica nota

Un comando idraulico per un veicolo a motore comprende tipicamente un cilindro master idraulico, formato principalmente da un corpo su cui è riportato un manicotto che fa da guida per un pistone. Il pistone è guidato assialmente sotto l'effetto dell'azionamento di un'asta vincolata al pistone in modo snodato. L’asta è destinata ad essere collegata a un pedale della frizione o del freno del veicolo.

Nel caso di sistemi di innesto a frizione, il cilindro master è collegato, tramite una condotta del fluido idraulico definita dal pistone, a un cilindro ricevente o cilindro slave, che agisce direttamente sull'accoppiamento o disaccoppiamento del volano del cambio, in base all'azionamento del pedale della frizione.

La pubblicazione brevettuale WO 2018/001554 A1 descrive un cilindro master che forma una camera di mandata nel quale un pistone può essere spostato tra una posizione di riposo e una posizione di azionamento mediante un'asta collegabile ad un pedale di comando. L’asta ha una testa sferica accolta in una sede parzialmente sferica di un inserto che viene vincolato in un’estremità tubolare del pistone. L’inserto forma dei denti radialmente esterni che sono accolti in sedi formate in sottosquadro nel pistone.

In altre soluzioni, l’inserto che riceve la testa sferica dello stelo è accolta in un inserto di materiale termoindurente che viene inserito forzatamente in una cavità del pistone. Per la realizzazione del pistone, che tipicamente ha un diametro esterno di 16 mm, si usano materiali termoplastici, realizzando una struttura tubolare il cui spessore radiale non deve generalmente eccedere 3-4 mm.

La fabbricazione di elementi di materiale termoplastico di spessore maggiore porta alla comparsa di difetti superficiali che si verificano per effetto del ritiro termico durante la fase di raffreddamento e solidificazione dell’elemento termoplastico. Difetti tipici che si riscontrano sono irregolarità localizzate sulla superficie esterna del pistone, che ne pregiudicano la tenuta idraulica. Perciò, si preferisce dare al pistone una struttura tubolare relativamente sottile in senso radiale (3-4 mm), con una cavità interna relativamente ampia che accoglie un inserto di accoppiamento alla testa dello stelo. L’inserto, avendo uno spessore radiale relativamente elevato, viene realizzato in materiale termoindurente, che presenta un ritiro termico ridotto rispetto ad un materiale termoplastico. L’inserto termoindurente, pur non presentando problemi di ritiro termico, richiede però una lavorazione di finitura, poiché il materiale termoindurente è molto fluido all’atto dello stampaggio, e tende a formare bave che, per essere rimosse, richiedono una lavorazione aggiuntiva di finitura.

Sintesi dell’invenzione

È scopo della presente invenzione realizzare un cilindro idraulico con un inserto in materiale termoplastico, ma senza incorrere negli inconvenienti sopra citati. Si desidera, inoltre, realizzare un efficace accoppiamento assiale tra l’inserto, il pistone e lo stelo. Si desidera anche migliorare il processo di fabbricazione dell’inserto.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi, che saranno compresi meglio nel seguito, sono raggiunti, secondo un aspetto della presente invenzione, da un cilindro idraulico avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferenziali del cilindro idraulico sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.

In sintesi, un cilindro idraulico comprende un corpo formante una camera idraulica di mandata assialmente allungata secondo un asse dato. Un pistone tubolare di materiale termoplastico, è montato in modo assialmente mobile nella camera idraulica. Un inserto è bloccato nella cavità interna del pistone, e presenta una sede parzialmente sferica configurata per ricevere e trattenere una testa sferica di uno stelo collegabile ad un pediale di comando. L’inserto è di materiale termoplastico. A fianco alla sede parzialmente sferica è formata una serie di alette elasticamente flessibili presentano elementi di ritegno sporgenti in direzioni radialmente interne per trattenere una testa sferica di uno stelo. Almeno una aletta flessibile presenta un elemento di bloccaggio sporgente in direzione radialmente esterna che si impegna a scatto in una rispettiva apertura passante formata attraverso il pistone. Breve descrizione dei disegni

Verranno ora descritte alcune forme di attuazione preferite ma non limitative di un cilindro idraulico secondo l’invenzione, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

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

la figura 2 è una vista in scala ingrandita di una parte del cilindro idraulico della figura 1; la figura 3 è una vista in sezione assiale del cilindro idraulico secondo un secondo un piano di sezione assiale perpendicolare a quello della figura 1;

la figura 4 è una vista in scala ingrandita di una parte del cilindro idraulico della figura 3; la figura 5 è una vista prospettica di un inserto facente parte del cilindro idraulico delle figure 1-4;

la figura 6 è una vista prospettica di un pistone facente parte del cilindro idraulico delle figure 1-4;

la figura 7 è una vista prospettica del pistone della figura 6 nel quale è inserito l’inserto della figura 5; e

la figura 8 è una vista prospettica del pistone della figura 7 accoppiato allo stelo di un comando a pedale.

Descrizione dettagliata

Facendo inizialmente riferimento alle figure, con il numero di riferimento 10 è indicato nel suo insieme un cilindro idraulico per un comando idraulico di un sistema di innesto a frizione di un veicolo a motore.

Il cilindro idraulico 10 è tipicamente un cilindro master, destinato ad essere collegato tramite una condotta idraulica ad un cilindro ricevente o cilindro slave. Il cilindro idraulico 10 comprende un corpo 12 che forma una camera di mandata o di pressione 16 delimitata da un pistone 14 può essere spostato tra una posizione di riposo e una posizione di azionamento mediante un'asta 15 collegabile ad un pedale di comando (non illustrato) della frizione del veicolo. Sul corpo 12 è riportato un manicotto 13 che forma una guida per il pistone 14.

Il pistone 14 del cilindro idraulico è accoppiato un modo assialmente solidale all'asta 15 mediante un giunto sferico, in modo tale per cui l’asta possa trascinare assialmente il pistone 14 lungo un asse A del corpo 12, permettendo nel contempo rotazioni relative tra l’asta 15 e il pistone 14. Secondo una configurazione di per sé nota, l’asta 15 forma una testa sferica 19. Il cilindro idraulico può essere destinato ad agire direttamente sull’accoppiamento o disaccoppiamento del volano del cambio, in base all'azionamento del pedale della frizione. Inoltre, il corpo 12 del cilindro idraulico può comprende un tubo 17 per il collegamento di un tubo di compensazione.

Come intesi qui, termini ed espressioni indicanti orientamenti quali “longitudinale” o “assiale” e “trasversale” o “radiale” sono da intendersi riferiti all’asse longitudinale A del corpo 12 del cilindro idraulico.

Il pistone 14 presenta una forma complessivamente tubolare, con un’estremità posteriore 22 chiusa, verso la camera di pressione 16 (a sinistra nelle figure 1 e 3), ed un’estremità anteriore aperta (verso destra nelle figure 1 e 3), rivolta verso l’asta 15.

Il pistone 14 presenta una cavità interna 23 aperta all’estremità anteriore, nella quale è inserito e bloccato un inserto 24 di forma longitudinalmente allungata. La cavità 23 del pistone 14 presenta anteriormente un’apertura con bordo circolare 21 attraverso la quale viene inserito l’inserto 24.

L’inserto 24 presenta una estremità anteriore con una sede parzialmente sferica 25 atta a ricevere la testa sferica 19 dello stelo 15, una pluralità di alette 26 elasticamente flessibili in piani assiali angolarmente equidistanziati attorno all’asse A, ed una pluralità di elementi di ritegno 27 in forma di denti sporgenti in direzioni radialmente interne da alcune o tutte le alette flessibili.

Almeno una, e preferibilmente due alette flessibili 26, convenientemente situate in posizioni diametralmente opposte rispetto all’asse A, presentano un rispettivo dente di bloccaggio 28 sporgente in direzione radialmente esterna. Il o ciascun dente di bloccaggio esterno 28 è destinato ad essere accolto a scatto in una corrispondente apertura passante 29 formata in prossimità dell’estremità anteriore del pistone 14.

Ciascun dente di bloccaggio esterno 28 presenta una faccia di battuta 30 giacente in un piano radiale o trasversale, per andare in battuta contro una corrispondente faccia radiale o trasversale 31 formata dalla corrispondente apertura passante 29.

I denti di bloccaggio esterni 28 possono convenientemente essere configurati come arpioni o denti di sega, ciascuno con una superficie posteriore esterna 32 inclinata posteriormente e centralmente verso l’asse A, al fine di favorire l’ingresso dell’inserto 24 nella cavità 23 del pistone attraverso il bordo circolare anteriore 33 del pistone.

Vantaggiosamente, la o le aperture passanti 29 sono conformate come fenditure passanti giacenti in un piano geometrico radiale, perpendicolare all’asse A.

Preferibilmente, le aperture passanti 29 sono realizzate come fenditure passanti aventi estensioni circonferenziali limitate.

L’inserto 24 ha preferibilmente una dimensione longitudinale corrispondente alla dimensione longitudinale della cavità 23, in modo tale per cui una superficie terminale posteriore 32 dell’inserto vada in battuta contro una superficie di fondo posteriore 33 della cavità 23 del pistone, quando l’inserto è completamente inserito nella cavità 23. Quando il pedale, tramite lo stelo 15, spinge l’inserto verso sinistra nella fase di azionamento della frizione, il contatto delle superfici in battuta 32, 33 produce lo spostamento del pistone facendolo penetrare nella camera di pressione 16. Viceversa, lo svincolo dello stelo 15 dal pistone 14 è impedito dalla battuta delle superfici affacciate 30 dei denti esterni 28 e 31 delle aperture passanti 29.

Sia il pistone 14 e sia l’inserto 24 sono realizzati in materiale termoplastico. L’azione di impegno e trattenimento dei denti esterni 28 nelle aperture passanti 29 garantisce un accoppiamento longitudinale o assiale stabile e affidabile tra il pistone e lo stelo. Non è richiesto che l’inserto sia di spessore tale da riempire la cavità 23 per assicurare l’accoppiamento longitudinale con il pistone; pertanto, anche l’inserto 24 può essere vantaggiosamente fatto in materiale termoplastico.

Secondo una forma di realizzazione preferenziale (FIG. 4), la o ciascuna apertura passante 29 è formata attraverso il pistone 14 in una posizione longitudinale immediatamente anteriore rispetto alla posizione del diametro massimo della sede sferica 25. La posizione di diametro massimo della sede sferica corrisponde alla posizione assiale assunta dal diametro massimo della testa sferica 19 dello stelo nella condizione montata. Tale posizione assiale o longitudinale relativa favorisce la stabilità dell’accoppiamento assiale tra lo stelo, l’inserto e il pistone. Infatti, uno sforzo di trazione applicato tirando lo stelo anteriormente (verso destra nella FIGG. 1-4), produce una divaricazione delle alette flessibili 26 con conseguente espansione in direzioni radialmente esterne e ulteriore penetrazione e impegno dei denti 28 nelle aperture passanti 29.

L’assenza dei convenzionali sottosquadri permette la realizzazione di superfici radiali o trasversali affacciate 30, 31 aventi estensioni radiali o trasversali maggiori, dato che non vi è il problema di estrarre forzatamente l’inserto dallo stampo di formatura. Le aperture passanti 29 possono essere formate in fase di stampaggio usando una coppia di carrelli radialmente estraibili.

Sono stati descritti diversi aspetti e forme di realizzazione del cilindro idraulico; si intende che ciascuna forma di realizzazione può essere combinata con qualsiasi altra forma di realizzazione. Inoltre, fermo restando il principio dell’invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo fuoriuscire dall'ambito dell’invenzione, come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Cilindro idraulico (10), particolarmente per il comando di un innesto a frizione, comprendente: un corpo (12) formante una camera idraulica (16) di mandata assialmente allungata secondo un asse dato (A); un pistone (14) tubolare di materiale termoplastico, montato in modo assialmente mobile nella camera idraulica (16), dove il pistone (14) presenta una prima estremità (22) chiusa verso la camera idraulica (16), ed una cavità interna (23) assialmente allungata, aperta ad una seconda estremità (21) opposta alla prima; un inserto (24) di forma assialmente allungata, inserito e bloccato nella cavità interna (23) del pistone (14), dove l’inserto (24) presenta una estremità con una sede parzialmente sferica (25) la quale è accolta nella seconda estremità della cavità interna (23) ed è configurata per ricevere e trattenere una testa sferica (19) di uno stelo (15), mezzi e sedi di accoppiamento a scatto, disposti sul pistone (14) e sull’inserto (24) per trattenere l’inserto (24) nella cavità interna (23) del pistone (14); caratterizzato dal fatto - che l’inserto (24) è di materiale termoplastico; - che i mezzi di accoppiamento a scatto comprendono una pluralità di alette (26) elasticamente flessibili in piani assiali angolarmente distanziati attorno all’asse (A), dove le alette flessibili presentano una pluralità di elementi di ritegno interni (27) sporgenti in direzioni radialmente interne per trattenere una testa sferica (19) di uno stelo (15) nella sede parzialmente sferica (25) dell’inserto (24); - che almeno una aletta flessibile (26) presenta un elemento di bloccaggio esterno (28) sporgente in direzione radialmente esterna e costituente uno di detti mezzi di accoppiamento a scatto; e - che in prossimità della seconda estremità il pistone (14) presenta almeno una apertura passante (29) costituente una sede di accoppiamento per ricevere a scatto almeno uno di detti elementi di bloccaggio esterni (28).
2. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 1, in cui almeno due di dette alette flessibili (26) presentano un rispettivo elemento di bloccaggio esterno (28), e che la seconda estremità del pistone (14) presenta due di dette aperture passanti (29) corrispondenti disposte diametralmente opposte rispetto a detto asse (A).
3. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 1, in cui le aperture passanti (29) sono conformate come fenditure passanti giacenti in un piano geometrico perpendicolare a detto asse (A).
4. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, in cui ciascun elemento di bloccaggio esterno (28) presenta una faccia di battuta (30) giacente in un piano radiale, per andare in battuta contro una corrispondente faccia radiale (31) formata dalla corrispondente apertura passante (29).
5. Cilindro idraulico secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui la o ciascuna apertura passante (29) è formata attraverso il pistone (14), in una posizione assiale disposta più vicino alla seconda estremità (21) del pistone (14) rispetto alla posizione assiale di diametro massimo della sede parzialmente sferica (25).
6. Cilindro idraulico secondo la rivendicazione 5, tale per cui per effetto di uno sforzo di trazione applicato ad uno stelo (15) in allontanamento dalla sede sferica (25), una testa sferica (19) dello stelo inserita nella sede parzialmente sferica (25) tende a provocare una divaricazione delle alette flessibili (26) con conseguente espansione in direzioni radialmente esterne dell’elemento/i di bloccaggio esterno/i (28) ed ulteriore penetrazione e impegno dell’elemento/i di bloccaggio esterno/i (28) nella apertura/e passante/i (29).
7. Cilindro idraulico secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun elemento di bloccaggio esterno (28) è configurato a dente di sega, con una superficie esterna (32) inclinata centralmente verso detto asse (A) e verso un’estremità assiale dell’inserto opposta all’estremità che presenta la sede parzialmente sferica (25).
8. Cilindro idraulico secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l’inserto (24) ha una dimensione longitudinale corrispondente alla dimensione longitudinale della cavità assiale (23), in modo tale per cui una superficie terminale (32) dell’inserto va in battuta contro una superficie di fondo (33) della cavità assiale (23) del pistone, quando l’inserto è completamente inserito nella cavità assiale (23).
9. Cilindro idraulico secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui le alette flessibili (26) si estendono a partire dalla sede parzialmente sferica (25).