ITVI990082A1 - Dispositivo di alimentazione del gruppo idraulico di servoassistenzaallo sterzo di un veicolo. - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo: "DISPOSITIVO DI ALIMENTAZIONE DEL GRUPPO IDRAULICO DI SERVOASSISTENZA ALLO STERZO DI UN VEICOLO”.

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un dispositivo di alimentazione del gruppo idraulico di servoassistenza allo sterzo, comunemente detto “idroguida”, di un veicolo.

E’ noto che gli autoveicoli, soprattutto quelli di grosse dimensioni come per esempio autovetture di grossa cilindrata, autotreni e autoveicoli adibiti al trasporto di materiali, sono applicati appositi dispositivi idraulici di servoassistenza allo sterzo che facilitano la sterzata del veicolo.

In particolare modo dispositivi di servoassistenza allo sterzo che sono indicati genericamente con il nome di “idroguide”, sono applicati ai carrelli elevatori elettrici che per loro natura sono adibiti al trasporto di materiali pesanti e presentano spesso la necessità di dover sterzare le ruote quando sono fermi.

Secondo le realizzazioni di tipo noto, l’idroguida è sostanzialmente un distributore idraulico collegato allo sterzo de) veicolo che a seconda del verso di rotazione dello sterzo stesso invia olio messo in pressione da una pompa ad attuatori idraulici agenti sulle ruote sterzanti.

Durante la guida del veicolo l'azione sterzante sulle ruote che viene esercitata dal guidatore tramite la rotazione dello sterzo, viene integrata dalla spinta idraulica che dei martinetti in . modo da rendere la sterzata stessa meno faticosa.

Secondo alcune realizzazioni di tipo noto, la pompa idraulica che mette in pressione l’olio che alimenta l'idroguida è la medesima pompa che mette in pressione l'olio nei circuito primario di azionamento dei martinetti di movimentazione del carico.

Un inconveniente che tali realizzazioni presentano è quello di avere una pompa ed un motore che sono notevolmente sovradimensionati per la funzione di ausilio alla sterzata delle ruote che devono svolgere.

Se si considera inoltre che pompa e motore devono essere sempre in funzione per assicurare il costante funzionamento dell'idroguida anche quando il carrello non è adibito allo spostamento del carico, si comprende che questo comporta un notevole aumento dei consumi e di conseguenza una notevole riduzione dell'autonomia della carica delle batterie di accumulatori del carrello.

Per ovviare a tali inconvenienti sono state realizzate soluzioni in cui nel veicolo è presente un interruttore che viene comandato dalla rotazione del volante, e che avvia la pompa che comanda l’idroguida solamente quando il veicolo viene sterzato.

Si ottiene così il vantaggio di ridurre i consumi ma anche lo svantaggio di indurire la rotazione del volante all'inizio della sterzata, a causa del ritardo di avviamento della pompa che alimenta l'idroguida.

In alternativa, sono note realizzazioni in cui l'idroguida è alimentata da una pompa appositamente dimensionata e porta in rotazione un motore elettrico ausiliario, anch’esso collegato alla batteria di accumulatori al carrello.

Soluzioni di tale tipo pur presentando il vantaggio di ridurre i consumi ed aumentare l’autonomia del mezzo, data la minor dimensione della pompa e dal motore di azionamento, presentano però l’inconveniente di richiedere l'installazione di una centralina idraulica autonoma completa di motore di pompa e di convertitore, con conseguente aumento dei costi di realizzazione del veicolo.

L’installazione di una centralina idraulica autonoma completa presenta anche l’ulteriore inconveniente di far aumentare la rumorosità complessiva del carrello durante la marcia, rumorosità che è dovuta soprattutto alla presenza di due pompe e di due motori.

La presente invenzione intende superare gli inconvenienti detti.

in particolare è uno scopo dell’invenzione di realizzare un dispositivo di alimentazione del gruppo idraulico di servoassistenza allo sterzo di un veicolo, particolarmente di un carrello elevatore idraulico ad azionamento elettrico, che funzioni anche quando il motore elettrico e la pompa che alimenta il circuito idraulico sono fermi.

E’ un altro scopo che il dispositivo dell'invenzione presenti una rumorosità inferiore rispetto a dispositivi ad esso equivalenti appartenenti alla tecnica nota,

E' non ultimo scopo che il dispositivo dell’invenzione consenta anche di ridurre il consumo di energia.

Gli scopi detti sono raggiunti con la realizzazione di un dispositivo di alimentazione del gruppo idraulico di servo assistenza allo sterzo di un veicolo, detto veicolo, in accordo con la rivendicazione principale, comprendendo:

- almeno una pompa posta in rotazione da un motore elettrico collegato tramite un convertitore elettrico ad una batteria di accumulatori elettrici;

- almeno un serbatoio contenente olio idraulico;

- almeno una tubazione di aspirazione che collega detto serbatoio alla bocca di aspirazione di detta almeno una pompa;

- almeno una tubazione di mandata che collega la bocca di mandata di detta pompa alla bocca di ingresso di detto gruppo idraulico di servoassistenza;

- almeno una tubazione di ritorno che collega la bocca di uscita di detto gruppo idraulico di servoassistenza a detto serbatoio, ed è caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una valvola di intercettazione di detta almeno una tubazione di mandata, a valle di detta valvola di intercettazione ed a monte di detto gruppo idraulico di servoassistenza essendo disposti almeno un sensore di pressione ed almeno un serbatoio di accumulo di olio in pressione.

Secondo una preferita forma di realizzazione la valvola di intercettazione comprende un distributore a due vie/due posizioni del tipo instabile normalmente chiuso con azionamento a solenoide, disposto in serie alla tubazione di mandata immediatamente a valle del punto in cui da questa si diparte una tubazione di derivazione che alimenta tutte le altre utenze idrauliche del veicolo.

Il serbatoio di accumulo è collegato in parallelo alla tubazione di mandata a valle della valvola di intercettazione ed in modo analogo il sensore di pressione è anch'esso collegato in parallelo alia tubazione di mandata, in un punto compreso tra la valvola di intercettazione ed il serbatoio di accumulo.

Vantaggiosamente il dispositivo di alimentazione oggetto dell'invenzione consente di ottenere un sensibile risparmio ed un conseguente minor consumo della batteria che comporta anche un corrispondente aumento dell’autonomia del veicolo.

Gli scopi ed i vantaggi detti verranno meglio evidenziati durante ia descrizione di una preferita forma di esecuzione dell'invenzione che viene data a titolo indicativo ma non limitativo e che fa riferimento alle allegate tavole di disegno ove:

- la fig. 1 rappresenta in forma schematica il dispositivo dell'invenzione;

- la fig. 2 rappresenta in forma schematica il dispositivo dell’invenzione rappresentato in fig. 1 in una differente posizione operativa.

Il dispositivo oggetto dell’invenzione viene descritto al seguito in una sua preferita forma dì esecuzione che ne prevede l’applicazione ad un veicolo a propulsione elettrica, particolarmente un carrello elevatore.

E' comunque evidente che il dispositivo può essere applicato ad un veicolo di qualsiasi altro tipo.

Il dispositivo dell’invenzione è rappresentato in fig. 1 , ove è indicato complessivamente con 1.

Esso viene applicato ad un carrello elevatore che comprende essenzialmente una pompa 2 che viene posta in rotazione da un motore elettrico 3 collegato tramite un convertitore elettrico 4 ad una batteria di accumulatori elettrici 5, ed un serbatoio 6 che contiene olio idraulico 7 per l’alimentazione delle utenze del carrello. Tra questa è compreso il gruppo idraulico di servoassistenza allo sterzo complessivamente indicato con 8, comunemente detto “idroguida”.

Una tubazione di aspirazione 9 collega la bocca di aspirazione 2a della pompa 2 al serbatoio 6 mentre alla bocca di mandata 2m della pompa 2 stessa è collegata una tubazione di mandata 10 che alimenta il già citato gruppo idraulico di servoassistenza 8, in corrispondenza della bocca di ingresso 8i.

Alla bocca di uscita 8u dell’idroguida 8 è quindi collegata una tubazione di ritorno 11 che termina nel serbatoio 6.

Il dispositivo di alimentazione, secondo l’invenzione, comprende una valvola di intercettazione 14 di detta almeno una tubazione di mandata 10, a valle di detta valvola di intercettazione 14 ed a monte di detto gruppo idraulico di servoassistenza 8 essendo disposti un sensore di pressione 15 ed un serbatoio 16 di accumulo di olio in pressione.

Per quanto concerne la valvola di intercettazione 14, si osserva che essa comprende un distributore a due vie/due posizioni 14d del tipo instabile normalmente chiuso, disposto in serie alla tubazione di mandata 10, provvisto di solenoide di azionamento 14s e di molla di riposizionamento 14m.

Il distributore 14 è collegato alla tubazione di mandata 10 a valle della bocca di mandata 2m della pompa ed anche a valle del punto di giunzione 13a in cui alla tubazione di mandata 10 viene collegata la tubazione di derivazione 13 che alimenta ulteriori utenze idrauliche U del veicolo come per esempio i martinetti di sollevamento del carico, i freni ed altri.

II serbatoio 16, come si osserva, è collegato in parallelo alla tubazione di mandata 10 nel punto 16a, ed il sensore di pressione 15 è anch’esso collegato alla tubazione di mandata 10, nel punto 15a del tratto compreso tra la valvola di intercettazione 14 ed il serbatoio 16.

Si osserva infine che un dispositivo di controllo 17, costituito preferibilmente da una centralina elettrica/elettronica che gestisce il funzionamento del veicolo in base ai comandi impressi dal guidatore, è elettricamente connesso tramite una prima linea elettrica 17a al rilevatore di pressione 15, tramite una seconda linea elettrica 17b ai solenoide 14s della valvola di intercettazione 14 e tramite una terza linea elettrica 17c al convertitore elettrico 4.

Operativamente quando il motore elettrico 3 pone in rotazione la pompa 2, questa aspira olio 7 dal serbatoio 6 attraverso la tubazione di aspirazione 9 secondo la direzione rappresentata dalla freccia 9a e se il distributore 14 è in posizione aperta, come si osserva in fig. 2, l’olio fluisce lungo la tubazione di mandata 10 secondo la direzione indicata dalla freccia 10a e fluisce nell'idroguida 7 che facilita la rotazione delle ruote sterzanti nel verso che viene loro impresso ruotando lo sterzo S.

Dali’idroguida 7 l’olio rientra nel serbatoio 6 percorrendo la tubazione di ritorno 11 secondo il verso indicato dalla freccia 1 1 a.

L'olio in pressione che fluisce nella tubazione di mandata 10a, entra anche nel serbatoio di accumulo 16 che preferibilmente è un serbatoio pressurizzato provvisto internamente da una membrana 16m precaricata ad una pressione preferibilmente ma non necessariamente pari a 40 bar.

Quando la pressione all'Interno del serbatoio 16 raggiunge il valore preferibilmente ma non necessariamente di 150 bar, il sensore di pressione 15, opportunamente tarato a tale valore di pressione, invia al gruppo di controllo 17 tramite la prima linea elettrica 17a un segnale elettrico che interrompe l’alimentazione elettrica al solenoide 14s attraverso la seconda linea elettrica 17b.

La valvola di intercettazione 14 si dispone spontaneamente per azione della molla 14m nella posizione normalmente chiusa rappresentata in fig. 1.

In tali condizioni anche se il motore 3 viene arrestato, l’idroguida 7 è comunque alimentata dall’olio in pressione contenuto nel serbatoio 16 e quindi il guidatore può sterzare ugualmente il veicolo sempre aiutato daM'azione dell'idroguida 7.

Quando il veicolo riprende la marcia, la pompa 2 non alimenta il serbatoio 16 fino a quando la pressione all’interno di questo non scende al di sotto di un valore minimo prestabilito, preferibilmente ma non necessariamente di 60 bar.

Al raggiungimento di tale pressione, il sensore di pressione 15 interviene nuovamente per ripristinare l'alimentazione elettrica al solenoide 14s in modo da disporre il distributore 14 nuovamente nella configurazione rappresentata in fig. 2. In tali condizioni il serbatoio di accumulo 16 si ricarica fino a ritornare al valore massimo di pressione di 150 bar precedentemente detto, in cui il distributore 14 ritorna nella posizione chiusa rappresentata nella fig. 1.

Durante i movimenti di apertura e di chiusura del distributore 14d, apposite valvole unidirezionali 17 e 18 montate rispettivamente nel distributore 14d e sulla tubazione di mandata 10, evitano il riflusso dell'olio idraulico.

Anche durante il periodo di carica e di ricarica del serbatoio di accumulo 16, l’operatore può continuare a sterzare il veicolo.

Il fatto che l'azionamento del'idroguida sia prevalentemente affidato all'olio in pressione fornito dal serbatoio di accumulo 16 e quindi anche quando il motore elettrico 3 e la pompa 2 sono ferme, comporta un notevole risparmio di energia assorbita dalla batteria di accumulatore.

In particolare il convertitore elettrico 4 che si utilizza è un inverter a controllo di coppia.

Prove pratiche hanno permesso di stimare per tale risparmio energetico è pari a circa il 5% per ogni ciclo di ricarica della batteria.

Come conseguenza si ottiene un corrispondente aumento dell'autonomia della carica degli accumulatori e quindi del veicolo.

Da quanto detto si comprende che il dispositivo di alimentazione dell’invenzione raggiunge tutti gli scopi prefissati.

In fase esecutiva al dispositivo dell’invenzione potranno essere applicate modifiche o varianti costruttive tutte rientranti nell’ambito delle rivendicazioni riportate al seguito e quindi protette dal presente brevetto.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Dispositivo di alimentazione (1 ) del gruppo idraulico di servoassistenza (8) allo sterzo (S) di un veicolo, detto veicolo comprendendo: - almeno una pompa (2) posta in rotazione da un motore elettrico (3) collegato tramite un convertitore elettrico (4) ad una batteria di accumulatori elettrici (5); - almeno un serbatoio (6) contenente olio idraulico (7); - almeno una tubazione di aspirazione (9) che collega detto serbatoio (6) alla bocca di aspirazione (2a) di detta almeno una pompa (2); - almeno una tubazione di mandata (10) che collega la bocca di mandata (2m) di detta pompa (2) alla bocca di ingresso (8i) di detto gruppo idraulico di servoassistenza (8); - almeno una tubazione di ritorno (11 ) che collega la bocca di uscita (8u) di detto gruppo idraulico di servoassistenza (8) a detto serbatoio (6), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una valvola di intercettazione (14) di detta almeno una tubazione di mandata (10), a valle di detta valvola di intercettazione (14) ed a monte di detto gruppo idraulico di servoassistenza (8) essendo disposti almeno un sensore di pressione (15) ed almeno un serbatoio di accumulo (16) di olio in pressione.
2. 2) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detta valvola di intercettazione (14) comprende un distributore a due vie/due posizioni (14d) del tipo instabile e normalmente chiuso con azionamento a solenoide (14s), disposto in serie a detta tubazione di mandata (10).
3. 3) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detto solenoide (14s) di detta valvola di intercettazione (14), detto sensore di pressione (15) e detto convertitore elettrico (4) sono elettricamente connessi tramite linee elettriche (17a, 17b, 17c) ad un dispositivo elettrico/elettronico di controllo (17).
4. 4) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detto serbatoio di accumulo (16) è collegato in parallelo a detta tubazione di mandata (10).
5. 5) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione T) oppure 4) caratterizzato dal fatto che detto serbatoio di accumulo (16) è un serbatoio pressurizzato avente internamente una membrana (16m) precaricato con fluido in pressione.
6. 6) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detto sensore di pressione (15) è collegato in parallelo a detta tubazione di mandata (10).
7. 7) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione 6) caratterizzato dal fatto che detto sensore di pressione (15) è disposto a vaile di detta valvola di intercettazione (14) ed a monte di detto serbatoio di accumulo (16).
8. 8) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detta tubazione di mandata (10) presenta una tubazione di derivazione (13) ad essa collegata a monte di detta valvola di intercettazione (14).
9. 9) Dispositivo (1 ) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detto convertitore elettrico (4) è un inverter a controllo di coppia.