ITTO20070908A1

ITTO20070908A1 - Valvola di bilanciamento della frenatura, per un trattore agricolo o veicolo similare

Info

Publication number: ITTO20070908A1
Application number: IT000908A
Authority: IT
Inventors: Leonardo Cadeddu
Original assignee: Vhit Spa
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2009-06-19
Also published as: EP2234854B1; ATE519642T1; EP2234854A2; WO2009077190A2; CN101896381B; US8522935B2; US20100300823A1; WO2009077190A3; ES2369959T3; CN101896381A

Description

DESCRIZIONE

VALVOLA DI BILANCIAMENTO DELLA FRENATURA, PER UN

TRATTORE AGRICOLO O VEICOLO SIMILARE

La presente invenzione ha per oggetto una valvola destinata a bilanciare la frenatura in un trattore agricolo od in un veicolo similare, avente particolari caratteristiche. L'invenzione concerne altresì un cilindro maestro equipaggiato con una tale valvola, ed un veicolo il cui sistema di frenatura comporta almeno un cilindro maestro equipaggiato con una tale valvola.

In certi veicoli, specialmente trattori agricoli e simili, l'impianto idraulico di frenatura comprende due cilindri maestri con funzione di pompa, che sono comandati da due separati pedali di frenatura, e ciascuno dei quali comanda la frenatura di una delle ruote laterali posteriori (sinistra e destra) del veicolo. Questa disposizione ha lo scopo di permettere una frenatura differenziale delle ruote laterali, ad esempio per favorire la rotazione del veicolo per l'inversione di marcia nella lavorazione di un campo lungo corsìe adiacenti percorse in sensi alternativamente opposti. Quando invece viene comandata la frenatura bilaterale azionando entrambi i pedali di frenatura, generalmente il sistema non risulterebbe bilanciato perché i due circuiti di frenatura separati assorbono differenti volumi di olio, e ne conseguirebbe una frenatura anch'essa non bilanciata. Per evitare questo inconveniente, viene predisposto un canale di trasferimento che mette in reciproca comunicazione i due circuiti quando i due pedali di frenatura vengono azionati simultaneamente. La funzione di bilanciamento viene esercitata da valvole di bilanciamento installate sui pistoni dei due cilindri maestri, le quali normalmente occludono gli imbocchi del canale di trasferimento, ed aprono questi imbocchi allorché i pistoni hanno eseguito una corsa prefissata.

Pertanto, in assenza di una azione di frenatura, entrambi gli imbocchi del canale di trasferimento sono occlusi, ed il liquido di frenatura contenuto in questo canale si trova confinato in uno spazio chiuso. In queste condizioni, se il canale di trasferimento subisce un aumento di temperatura, il liquido contenuto subisce una dilatazione termica, e l'aumento del suo volume dà luogo, nello spazio chiuso, ad un aumento della pressione. In particolari condizioni, questo aumento di pressione può assumere valori importanti, tali da danneggiare le valvole di bilanciamento.

Questo fenomeno si verifica specialmente quando i cilindri maestri con le valvole di bilanciamento ed il canale di trasferimento sono installati in zone calde di un trattore, per esempio nel vano motore di un trattore carenato, ed il funzionamento ha luogo in condizioni statiche e quindi con scarso raffreddamento, per esempio nell'azionamento di una idrovora o di altri attrezzi. Si constata che generalmente il fenomeno può prodursi in conseguenza di un aumento di temperatura di circa 60° a partire dall'ultima azione di frenatura effettuata.

La presente invenzione si pone come scopo principale quello di perfezionare le valvole di bilanciamento in modo tale che esse siano anche in grado di prevenire l'inconveniente sopra segnalato.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare detto scopo principale con mezzi tecnici semplici e sicuri. Ancora uno scopo dell'invenzione è quello di raggiungere detti scopi senza aggravare il costo delle valvole di bilanciamento e quindi dell'impianto con esse equipaggiato.

Questi scopi si raggiungono, secondo l'invenzione, in una valvola di bilanciamento per il sistema di frenatura di un veicolo comportante due separati cilindri maestri per la frenatura indipendente delle ruote disposte ai due lati del veicolo, questa valvola di bilanciamento comprendendo due guarnizioni anulari cooperanti con un imbocco di un canale di trasferimento che connette i due cilindri maestri, per il fatto che almeno una delle guarnizioni della valvola di bilanciamento è installata in uno spazio di contenimento suscettibile di consentire in condizioni elastiche uno spostamento di questa guarnizione tale da aumentare in modo apprezzabile il volume dello spazio, situato da una parte della guarnizione, che comunica col canale di trasferimento.

In questo modo, allorché la dilatazione termica causa un aumento del volume del liquido contenuto nel canale di trasferimento, un moderato aumento della pressione di questo liquido, agendo su detta guarnizione, causa uno spostamento elastico della guarnizione nello spazio di contenimento, a cui consegue un aumento del volume nel quale è racchiuso il liquido, cosicché viene prevenuto un eccessivo aumento della pressione tale da causare danni. La valvola di bilanciamento realizzata secondo l'invenzione assume dunque la funzione di un assorbitore a bassa pressione.

La guarnizione può per sé presentare una forma abituale, e la possibilità di un suo spostamento, conseguente ad una deformazione elastica della guarnizione, può essere affidata interamente alla conformazione dello spazio in cui è contenuta la guarnizione.

In questo caso, preferibilmente detto spazio di contenimento della guarnizione presenta una regione espansa nella quale la guarnizione è contenuta nelle sue condizioni di minima deformazione elastica, e presenta una regione che va ra stremandosi gradualmente, nella quale la guarnizione può penetrare grazie ad un aumento della sua deformazione elastica.

Alternativamente, la possibilità di uno spostamento elastico della guarnizione conseguente ad una sua deformazione può essere affidata interamente ad una particolare conformazione della guarnizione stessa.

Le due possibilità citate possono essere combinate quando sia lo spazio di contenimento della guarnizione che la guarnizione stessa presentano conformazioni suscettibili di consentire uno spostamento elastico della guarnizione con conseguente aumento del volume dello spazio comunicante col canale di trasferimento.

Infine, la possibilità di spostamento elastico della guarnizione nello spazio di contenimento può essere assicurata da un mezzo elastico contenuto, assieme alla guarnizione, nello spazio di contenimento.

Queste ed altre caratteristiche, scopi e vantaggi dell'oggetto della presente invenzione appariranno più chiaramente dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione preferita, costituente tuttavìa un esempio non limitativo, a confronto con una disposizione nota, e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

La figura 1 illustra in sezione una coppia di cilindri maestri connessi da un canale di trasferimento col quale cooperano valvole di bilanciamento presentate dai cilindri maestri.

La figura 2 illustra in sezione una disposizione nota di una valvola di bilanciamento.

La figura 3 illustra, analogamente alla figura 2, una valvola di bilanciamento conforme alla presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1 , vi sono rappresentati due cilindri maestri 1 , ciascuno dei quali presenta un raccordo di alimentazione 2 ed un raccordo di erogazione 3. In ciascun cilindro maestro 1 è montato scorrevole a tenuta stagna un pistone 4 che può essere azionato da un'asta 5, un cui organo di collegamento 6 è articolato ad un pedale di frenatura (non rappresentato). I raccordi di alimentazione 2 sono connessi ad un serbatoio di alimentazione di liquido di frenatura (non rappresentato), e ciascuno dei raccordi di erogazione 3 è connesso ad un circuito di frenatura (non rappresentato) facente capo ad una delle ruote laterali del veicolo e, se del caso, ad una valvola di disinserzione della frenatura delle ruote anteriori o/e delle ruote di un rimorchio. La struttura dettagliata di questi cilindri maestri ed il loro funzionamento sono ben noti alla tecnica a non richiedono di essere dettagliatamente descritti qui.

Ciascun pistone 4 porta una valvola di bilanciamento che coopera con l'imbocco corrispondente di un canale di trasferimento 7 che connette reciprocamente i due cilindri maestri 1. La cooperazione tra ciascuna valvola di bilanciamento e l'imbocco corrispondente del canale di trasferimento 7 ha luogo nelle rispettive regioni designate con A nella figura 1 .

La figura 2 illustra in scala maggiore una sezione fatta nella regione di cooperazione di una valvola di bilanciamento e di un imbocco del canale di trasferimento, secondo la tecnica nota.

Il canale di trasferimento 7 termina in una luce 8 praticata nel corpo 1 del cilindro maestro, che costituisce un imbocco del canale di trasferimento. Nel pistone 4 del cilindro maestro 1 sono praticate due sedi anulari parallele, ed in ciascuna di esse è alloggiata una guarnizione anulare 9, generalmente un O-ring in gomma, guarnito di un anello di tenuta e di scorrimento 10 generalmente di tetrafluoroetilene. Nella posizione di riposo rappresentata, le due guarnizioni 9-10 sono situate dalle due parti della luce 8 di imbocco del canale di trasferimento 7. All'atto dell'azionamento della frenatura, il pistone 4 si sposta (verso sinistra secondo la figura) ed una delle guarnizioni 910 oltrepassa la luce 8 e rende pervia la comunicazione tra il canale di trasferimento 7 ed il volume interno del cilindro maestro 1. Nella condizione di riposo rappresentata, le due guarnizioni 9-10 delimitano uno spazio anulare attorno al pistone, e questo spazio comunica con lo spazio interno del canale di trasferimento 7. Lo spazio totale in cui è racchiuso il liquido contenuto nel canale di trasferimento 7 è praticamente invariabile, e per questo motivo una dilatazione termica dovuta a riscaldamento, di tale liquido dà origine ad un aumento di pressione che può diventare tale da applicare alle guarnizioni 9-10 una forza tale da espellerle o trafilarle.

La figura 3 illustra, anch'essa nella scala maggiore della figura 2, una sezione fatta nella regione di cooperazione di una valvola di bilanciamento e di un imbocco del canale di trasferimento, secondo la presente invenzione.

Il canale di trasferimento 7 termina ancora in una luce 8 praticata nel corpo 1 del cilindro maestro, che costituisce un imbocco del canale di trasferimento. Nel pistone 4 del cilindro maestro 1 sono ancora praticate due sedi anulari parallele, ed in una di esse può essere alloggiata una guarnizione anulare 9, generalmente un O-ring in gomma, guarnito di un anello di tenuta e di scorrimento 10 generalmente di tetrafluoroetilene, come secondo la tecnica nota. Ma l'altra sede anulare del pistone 4 ospita una guarnizione 11 , e la disposizione di queste parti è tale da definire uno spazio di contenimento 12 suscettibile di consentire in condizioni elastiche uno spostamento della guarnizione 1 1 tale da aumentare in modo apprezzabile il volume dello spazio, situato da una parte della guarnizione, che comunica col canale di trasferimento 7. In particolare, nella forma di realizzazione rappresentata, la guarnizione 1 1 è un O-ring e lo spazio di contenimento 12 si estende, a partire da una porzione espansa che contiene la guarnizione 11 , in una porzione che va gradualmente rastremandosi.

Nella posizione di riposo rappresentata, le due guarnizioni 9-10 ed 11 sono situate dalle due parti della luce 8 di imbocco del canale di trasferimento 7. Ma in questa condizione di riposo le due guarnizioni 9-10 ed 11 delimitano uno spazio anulare attorno al pistone, che comunica con lo spazio interno del canale di trasferimento 7, il quale, a differenza dalla tecnica nota, è definito in modo variabile. Infatti, un aumento della pressione del liquido contenuto nel canale di trasferimento 7 agisce sulla guarnizione 11 e ne causa uno spostamento verso la parte rastremata dello spazio di contenimento 12. Comprimendosi e deformandosi elasticamente, la guarnizione 11 penetra nello spazio di contenimento rastremato 12, e permette un aumento dello spazio anulare comunicante con lo spazio interno del canale di trasferimento 7. Questo aumento dello spazio totale disponibile per il liquido che si è dilatato limita l'aumento della pressione Per questo motivo, con un opportuno dimensionamento delle parti, una dilatazione termica dovuta al riscaldamento di tale liquido non può dare origine ad un aumento di pressione tale da applicare alle guarnizioni 9-10 ed 11 una forza sufficiente per espellerle o trafilarle.

Si intende che l'elasticità propria della guarnizione od un altro mezzo elastico opportunamente disposto riporterà la guarnizione alla sua configurazione normale appena cesserà la causa che ne ha provocato lo spostamento. Allorché verrà azionata una frenatura, il canale di trasferimento 7 verrà posto in comunicazione con lo spazio interno di almeno uno dei cilindri maestri 1 , cesserà la sovrapressione causata dalla dilatazione del liquido, e l'elasticità della guarnizione 11 od un altro mezzo elastico farà ritornare tale guarnizione alla sua configurazione normale.

Durante una frenatura bilaterale, operata azionando entrambi i pedali di frenatura, ossìa per esempio nella frenatura durante una marcia stradale, la pressione generata nell'interno dei cilindri maestri comprime una verso l'altra le due guarnizio ni 9-10 ed 11 , e la valvola secondo l'invenzione si comporta come una valvola tradizionale.

Durante una frenatura unilaterale, operata azionando un solo pedale di frenatura, ossìa per esempio nella frenatura durante un lavoro agricolo, la pressione generata da un cilindro maestro viene intercettata dalla valvola di bilanciamento dell'altro cilindro maestro, ed in essa provoca uno spostamento elastico della guarnizione 1 1 . Per conseguenza si verifica un aumento della corsa del pedale di frenatura che viene azionato, ma questo aumento risulta del tutto trascurabile ed inavvertito in questa condizione di funzionamento.

La disposizione secondo l'invenzione di uno spazio di contenimento suscettibile di consentire in condizioni elastiche uno spostamento della guarnizione tale da aumentare in modo apprezzabile il volume dello spazio che comunica col canale di trasferimento può essere realizzata in vari modi, oltre che con la disposizione rappresentata, che rappresenta un esempio preferito, nel quale la guarnizione può per sé presentare una forma abituale, e la possibilità di un suo spostamento, conseguente ad una deformazione elastica della guarnizione, è affidata interamente alla conformazione dello spazio in cui è contenuta la guarnizione. Questo spazio, come nell'esempio rappresentato, presenta preferibilmente una regione espansa nella quale la guarnizione è contenuta nelle sue condizioni di minima deformazione elastica, e presenta una regione che va rastremandosi gradualmente, nella quale la guarnizione può penetrare grazie ad un aumento della sua deformazione elastica. Tuttavìa, anche diverse conformazioni dello spazio di contenimento possono essere scelte senza modificare il risultato ottenuto.

Alternativamente, la possibilità di uno spostamento elastico della guarnizione conseguente ad una sua deformazione può essere affidata interamente ad una particolare conformazione della guarnizione stessa, ed in questo caso lo spazio di contenimento non richiede di presentare una configurazione particolare.

Naturalmente, poi, le due possibilità ora citate possono essere combinate tra di loro.

Poiché una valvola di bilanciamento comprende due guarnizioni anulari, è sufficiente per lo scopo dell'invenzione che una sola di esse presenti le caratteristiche descritte, mentre l'altra guarnizione può presentare la disposizione tradizionale, come è stato rappresentato. Nondimeno è possibile applicare le caratteristiche secondo l'invenzione ad entrambe le guarnizioni di una valvola di bilanciamento.

Analogamente, poiché esistono due cilindri maestri connessi da un canale di trasferimento, è sufficiente che uno solo dei due cilindri maestri presenti una valvola di bilanciamento avente le caratteristiche dell'invenzione. È tuttavìa preferibile, anche per motivi di produzione, che entrambi i cilindri maestri siano corredati di valvola di bilanciamento conforme all'invenzione.

Si deve intendere che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte ed in particolare alla forma di realizzazione illustrata come esempio. Alcune modificazioni possibili sono state accennate nel corso della descrizione, ed altre sono alla portata del tecnico del ramo. Queste ed altre modificazioni ed ogni sostituzione con equivalenti tecnici possono essere apportate a quanto descritto ed illustrato, senza per questo dipartirsi dall'ambito dell'invenzione e dalla portata del presente brevetto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Valvola di bilanciamento per il sistema di frenatura di un veicolo comportante due separati cilindri maestri per la frenatura indipendente delle ruote disposte ai due lati del veicolo, questa valvola di bilanciamento comprendendo due guarnizioni anulari cooperanti con un imbocco di un canale di trasferimento che connette i due cilindri maestri, caratterizzata dal fatto che almeno una delle guarnizioni della valvola di bilanciamento è installata in uno spazio di contenimento suscettibile di consentire in condizioni elastiche uno spostamento di questa guarnizione tale da aumentare in modo apprezzabile il volume dello spazio, situato da una parte della guarnizione, che comunica col canale di trasferimento.
2 . Valvola di bilanciamento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che comprende un mezzo elastico disposto per riportare la guarnizione alla sua configurazione normale appena cessa la causa che ne ha provocato lo spostamento, questo mezzo elastico potendo essere costituito dall'elasticità propria della guarnizione stessa.
3 . Valvola di bilanciamento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che detta guarnizione presenta per sé una forma sostanzialmente abituale, e che la possibilità di un suo spostamento, conseguente ad una deformazione elastica della guarnizione, è affidata interamente alla conformazione dello spazio in cui è contenuta la guarnizione.
4 . Valvola di bilanciamento secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto spazio di contenimento della guarnizione presenta una regione espansa nella quale la guarnizione è contenuta nelle sue condizioni di minima deformazione elastica, e presenta una regione che va rastremandosi gradualmente, nella quale la guarnizione può penetrare grazie ad un aumento della sua deformazione elastica.
5 . Valvola di bilanciamento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che la possibilità di uno spostamento elastico della guarnizione conseguente ad una sua deformazione è affidata interamente ad una particolare conformazione della guarnizione stessa.
6 . Valvola di bilanciamento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che sia lo spazio di contenimento della guarnizione che la guarnizione stessa presentano conformazioni suscettibili di consentire uno spostamento elastico della guarnizione con conseguente aumento del volume dello spazio comunicante col canale di trasferimento.
7 . Valvola di bilanciamento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che la possibilità di spostamento elastico della guarnizione nello spazio di contenimento è assicurata da un mezzo elastico contenuto, assieme alla guarnizione, nello spazio di contenimento.
8 . Valvola di bilanciamento caratterizzata dal fatto che una sola delle guarnizioni anulari che ne fanno parte presenta le caratteristiche secondo la rivendicazione 1 , mentre l'altra guarnizione presenta una disposizione tradizionale.
9 . Valvola di bilanciamento caratterizzata dal fatto che entrambe le guarnizioni anulari che ne fanno parte presenta le caratteristiche secondo la rivendicazione 1 .
10 . Cilindro maestro per il sistema di frenatura di un veicolo comportante due separati cilindri maestri per la frenatura indipendente delle ruote disposte ai due lati del veicolo, caratterizzato dal fatto che esso comprende una valvola di bilanciamento secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 9.
11 . Veicolo comportante due separati cilindri maestri per la frenatura indipendente delle ruote disposte ai due lati del veicolo, caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti cilindri maestri è conforme alla rivendicazione 10.
12 . Veicolo comportante due separati cilindri maestri per la frenatura indipendente delle ruote disposte ai due lati del veicolo, caratterizzato dal fatto che entrambi detti cilindri maestri sono conformi alla rivendicazione 10.
13 . Valvola di bilanciamento, cilindro maestro e veicolo, caratterizzati dalle particolarità, disposizioni e funzionamento, quali appaiono dalla descrizione sopraestesa e dai disegni annessi, o sostituiti da loro equivalenti tecnici, presi nel loro insieme, nelle loro varie combinazioni o separatamente. Disegni tavole 1