IT9067186A1 - Servomotore di assistenza alla frenatura - Google Patents

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un servomotore di assistenza alla frenatura, e più particolarmente un servomotore del tipo che comprende un involucro nel quale si sposta un pistone motore il quale è provvisto di un mozzo e separa una camera anteriore da una camera posteriore, la camera anteriore essendo collegata ad una sorgente di fluido sotto una prima pressione, la camera posteriore essendo suscettibile di essere coljegata ad una sorgente di fluido sotto una seconda pressione,ed il pistone motore essendo suscettibile di spostarsi a partire da una posizione di riposo, in risposta alio stabilirsi di una differenza fra la prima pressione e la seconda pressione, regnanti nelle due camere, questa differenza di pressione essendo controllata da mezzi di valvola associati ad organi di comando di ingresso.

Dei servomotori di questo genere sono ben noti nella tecnica della frenatura e funzionano perfettamente. Il caso più frequente della loro utilizzazione si ha quando la camera anteriore è collegata ad una sorgente di depressione e la camera posteriore è suscettibile di essere collegata, quando vengono azionati i mezzi di valvola, ad una sorgente di aria a pressione atmosferica.

Esistono tuttavìa dei casi in cui si desidera utilizzare, invece dell'aria atmosferica, dell'aria sotto una pressione superiore, per esempio dell'aria compressa, allo scopo di aumentare l'effetto di assistenza, di ridurre l'ingombro del servomotore,e così via.

Varie soluzioni sono state proposte in questo senso. Così, il brevetto statunitense n° 3,780,620 descrive un servomotore in cui i mezzi di valvola comportano un tuffante, situato nel mozzo del pistone, il quale può occupare tre posizioni. Nella prima posizione il tuffante permette la comunicazione fra la camera anteriore e la camera posteriore, aprendo un passaggio nei mezzi di valvola. Nella seconda posizione il tuffante occlude questo passaggio e permette che dell'aria a pressione atmosferica penetri attraverso i mezzi di valvola nella camera posteriore,creando cosi una differenza di pressione che agisce sul pistone motore e realizza l'assistenza desiderata. Nella terza posizione, il tuffante impegna dei secondi mezzi di valvola per ammettere nella camera posteriore dell'aria sotto una pressione superiore alla pressione atmosferica. Una tale disposizione è molto complicata e quindi poco affidabile.

D'altra parte, attraverso il brevetto statunitense n° 4,117,769 è noto un servomotore che comprende, airinterno della camera posteriore, un organo motore ausiliario dotato di una camera di pressione adatta ad essere collegata ad una sorgente esterna di pressione tramite un dispositivo di comando. Così,quando il dispositivo di comando viene azionato, l’organo motore ausiliario esercita sul pistone motore del servomotore una forza ausiliaria di assistenza del tutto indipendente dalla forza di assistenza indotta dall'azionamento del pedale di frenatura. Secondo il brevetto statunitense n° 4,117,769, questa forza ausiliaria di assistenza viene utilizzata in modo del tutto indipendente dal normale sistema di frenatura del veicolo, per permettere l'aggiunta su questo di un sistema di frenatura automatica assistita, senza che sia necessario fare ricorso ad un servomotore supplementare. Tale sistema richiede dunque un dispositivo supplementare di comando ed una modificazione importante del servomotore, per includere in esso l'organo motore ausiliario.

La presente invenzione ha lo scopo di realizzare un servomotore di assistenza alla frenatura la cui efficacia risulti migliorata in modo semplice ed affidabile, apportando ai servomotori esistenti solo delle modificazioni minori.

Secondo l'invenzione questo risultato si ottiene grazie ad un servomotore del tipo sopra richiamato, in cui il collegamento fra la camera posteriore e la sorgente di fluido sotto la seconda pressione è realizzato dagli organi di comando di ingresso. In una forma vantaggiosa di realizzazione, questo collegamento è realizzato da un passaggio praticato negli organi di comando di ingresso.

In una forma di realizzazione preferita, i mezzi di valvola comprendono un elemento di valvola anulare comprendente una parte attiva suscettibile di cooperare selettivamente con una prima sede di valvola e con una seconda sede di valvola,concentriche, formate rispettivamente nel mozzo e da un tuffante di valvola che scorre nel mozzo, l'elemento di valvola essendo montato nel mozzo tramite un organo di ritegno disposto nel mozzo e formante un primo appoggio per una molla di richiamo dell'asta di ingresso ed un secondo appoggio per una molla di valvola che sollecita la parte attiva dell'elemento di valvola verso la prima e la seconda sede di valvola, mentre, conformemente all'invenzione, una membrana anulare è montata nel mozzo,fra il mozzo stesso e gli organi di comando di ingresso.

E' pure vantaggioso che questa membrana anulare definisca con l'elemento anulare di valvola una camera anulare in cui sbocca il passaggio praticato negli organi di comando di ingresso.

Altri scopi , caratteristiche e vantaggi del la presente invenzione appariranno dalla seguente descrizione di un esempio di realizzazione, indicato a titolo puramente illustrativo, con riferimento ai disegni annessi , nei quali :

Fig. 1 rappresenta in sezione la parte centrale posteriore di un servomotore realizzato secondo la presente invenzione; e

Fig. 2 ne mostra in scala ridotta una sezione fatta secondo la linea II-I I del la figura 1.

Per convenzione si chiama "anteriore'1 la parte verso la quale si spostano i vari pezzi quando vengono attivati , e "posteriore" la parte verso la quale questi pezzi si spostano quando ritornano al la loro posizione di riposo. Così , nel la figura 1 la parte anteriore è situata al la sinistra della figura, e la parte posteriore a destra.

Si riconosce nella figura 1 la parte posteriore centrale di un servomotore di assistenza alla frenatura che comprende, in un involucro 10, un pistone 12 costituito da una struttura di parete mobi le a membrana 13 e da un mozzo, designato nel suo insieme dai riferimento 14, che divide l ' interno dell 'involucro in una camera anteriore 16, destinata ad essere permanentemente col legata ad una sorgente di fluido sotto una prima pressione, tipicamente una sorgente di depressione presente in un veicolo automobile, come per esempio il condotto di aspirazione del motore (non rappresentato) di questo veicolo, ed una camera posteriore 18 o camera di lavoro, suscettibile di essere messa in comunicazione sia con la camera anteriore 14, sia con una sorgente di fluido sotto una seconda pressione, tipicamente l 'atmosfera, tramite un mezzo di valvola che comprende mento d1 valvola anulare, designato nel suo insieme dal riferimento 20. Il complesso di pistone 12 comprende una parte posteriore di mozzo tubolare 22,montata a scorrimento a tenuta, con interposizione di un insieme 24 costituito da un anello di guida e da una guarnizione scorrevole di tenuta, in una parte tubolare centrale posteriore 26 della parete posteriore 10 dell'involucro.

La parte di mozzo tubolare 22 è conformata con un alloggiamento interno 28 a gradini, che si raccorda anteriormente con un'alesatura centrale 30 in cui è montato a scorrimento un tuffante di valvola 32 accoppiato ad un'asta di ingresso 34 del servomotore, destinata ad essere collegata ad un pedale di frenatura (non rappresentato)del veicolo,e che si estende assialmente nel centro dell'alloggiamento 28 a gradini.

Il mozzo 14 sopporta anche, con interposizione di un disco di reazione 36 con cui il tuffante di valvola 32 può cooperare in impegno di compressione, un'asta di uscita 38 del servomotore, destinata ad essere accoppiata ad un pistone di un cilindro maestro (non rappresentato) ed associata al servomotore di assistenza.

L'estremità posteriore del tuffante di valvola 32 forma una sede di valvola anulare centrale 40,mentre la zona di raccordo fra l'alloggiamento 28 a gradini e l'alesatura 30 forma un'altra sede di valvola anulare 42 che circonda concentricamente la prima. L'elemento di valvola 20 presenta una parte attiva anulare 44,che si estende in generale radialmente e che tipicamente è rinforzata da una piastra anulare metallica, destinata a cooperare selettivamente con le sedi di valvola 40 e 42 in modo da controllare la messa in comunicazione della camera di lavoro posteriore 18, attraverso un passaggio 46 praticato radialmente nel mozzo 14 e comunicante con l'alesatura 30, con lo spazio 48 situato dietro l'elemento di valvola 20,oppure con la camera anteriore 16 attraverso dei passaggi d'aria 50 praticati assialmente nel mozzo 14 e sboccanti nell'estremità anteriore dell'alloggiamento 28 a ripiani, attorno alla sede di valvola 42 ed alla parte attiva 44 dell'elemento di valvola 20. Nella posizione di riposo, il complesso di pistone 12 è disposto in vicinanza della parete posteriore 10 per azione di una molla 52 di richiamo del pistone.

L'estremità radialmente esterna della parte attiva 44 dell'elemento di valvola 20 è prolungata verso dietro da una parte tubolare assiale ondulata 54, realizzata in un sol pezzo di materiale elastomero con la parte attiva 44, terminante posteriormente con un bordo anulare di montaggio 56 che si appoggia su di uno spallamento estendentesi radialmente verso l'interno dall'alloggiamento 28 a gradini, e compressa radialmente contro la parete di questo alloggiamento da una coppa 58 di ritegno della valvola. Questa coppa 58 presenta, in sezione radiale, una forma ad S, la cui parte arrotondata interna serve come appoggio per una molla di valvola 57 che sollecita assialmente la parte attiva 44 dell'elemento di valvola 20 verso le sedi di valvola 40 e 42, mentre la parte arrotondata esterna forma un appoggio per una molla 59 di richiamo dell’asta 34.

Secondo la presente invenzione si può aumentare l'efficacia del servomotore mettendo lo spazio 48, situato dietro l'elemento di valvola 20, non più sotto pressione atmosferica come è noto, ma sotto una pressione superiore. Questo risultato si ottiene, nell'esempio rappresentato, disponendo attorno all'estremità posteriore dell'asta di ingresso 34 un manlcotto 60 di diametro alquanto superiore a quello dell'asta di ingresso, in modo da delimitare attorno ad essa uno spazio anulare 62. Π manicotto 60 è trattenuto sull'asta di ingresso, posteriormente, da un anello di centramento 64 e da un anello di arresto 66, con un anello di guarnizione 68 che assicura la tenuta fra lo spazio 62 e l'atmosfera esterna, ed anteriormente da uno spailamento 70 del manicotto, rivolto radialmente verso l'interno e di diametro corrispondente a quello dell'asta di ingresso 34.

Sul manicotto 60 è disposto un pezzo di raccordo 72 che circonda il manicotto 60 ed è provvisto di un prolungamento cilindrico 74 diretto radialmente verso l'esterno, la cui parte interna è filettata per ricevere un raccordo 76 per il collegamento ad una sorgente di fluido (non rappresentata). Nel manicotto 60, in corrispondenza del prolungamento cilindrico 74,è praticato un passaggio 78 che fa comunicare lo spazio 62 coll'interno del raccordo 76, ed una gola 80 è praticata nello spallamento 70 per mettere lo spazio 62 in comunicazione con lo spazio 48.

Occorre soltanto più assicurare la tenuta degli spazi 48 e 62 rispetto all'atmosfera, il che può essere ottenuto in vari modi. Il manicotto 60 può essere reso scorrevole a tenuta nell'alloggiamento 28. Si può anche prevedere un soffietto 82 fissato a tenuta da un lato sull'estremità posteriore della parte cilindrica 26 e dall'altro lato sul manicotto 60.

Nella forma di realizzazione preferita, rappresentata a titolo di esempio, è prevista una membrana anulare 84, trattenuta a tenuta da una parte contro la parete dell'alloggiamento 28 da un anello di ritegno 86, e dall'altra parte sul manicotto 60. Per facilitare il montaggio dell'insieme si può vantaggiosamente prevedere, come nell'esempio rappresentato, che questa membrana sia tenuta applicata contro l'estremità anteriore del manicotto 60 dalla stessa molla 59 di richiamo dell'asta, tramite una parte anulare 88 che si estende radialmente e che è conformata in modo simile a quello della parte attiva 44 dell'elemento di valvola 20.

A titolo di variante si potrà prevedere che la membrana 84 e l'elemento di valvola 20 siano identici fra loro, o anche che siano ottenuti l'uno e l'altro in un sol pezzo. Si potrà anche prevedere che la coppa 58 di ritegno della valvola e l'anello di ritegno 86 siano realizzati l'uno e 1'altro in un sol pezzo.

Come si è descritto, il funzionamento meccanico del servomotore è identico a quello di un servomotore tradizionale quando la camera anteriore 16 è sottoposta ad una depressione e del fluido a pressione atmosferica viene introdotto attraverso il raccordo 76. Ma, grazie all'invenzione, altri tipi di funzionamento possono essere presi in considerazione, poiché fra le camere anteriore 16 e posteriore 18 si può ottenere qualunque differenza di pressione,e non più solamente quella esistente fra la depressione che regna nel condotto di aspirazione del motore e la pressione atmosferica.

Cosi, quando la camera anteriore 16 viene sottoposta ad una depressione ed il raccordo 76 viene collegato ad una sorgente di fluido sotto pressione superiore alla pressione atmosferica, l'effetto di assistenza risulta tanto più grande quanto più elevata è la pressione fornita da detta sorgente. Per conseguenza, data l'efficacia necessaria, si può progettare un servomotore meno ingombrante, oppure, inversamente, un servomotore di dimensioni stabilite potrà fornire una maggiore efficacia.

Un altro vantaggio di questo modo di funzionare in cui il servomotore è col legato da una parte ad una sorgente di depressione e dal l ' altra parte ad una sorgente di pressione risiede nel fatto che, in caso di avarìa ad una del ie due sorgenti , si conserva un'assistenza parziale. Se inoltre, per esempio per risolvere dei problemi di inquinamento, non si desidera col legare la camera anteriore 16 al condotto di aspirazione, l ' invenzione permette di porla al la pressione atmosferica, l 'assistenza essendo al lora fornita dal fluido sotto pressione presente nello spazio 48.

Grazie al l ' invenzione si è dunque realizzato un servomotore la cui efficacia può essere aumentata secondo qualunque fattore desiderato. Gli esperimenti effettuati dalla Richiedente hanno dimostrato che questo fattore può essere compreso fra 37,5 % e 500 %, secondo la pressione al la quale si trova i l fluido che arriva attraverso i l raccordo 76.

La sorgente di fluido sotto pressione può essere costituita da un compressore trascinato dal motore del veicolo, oppure da un compressore elettrico. Un vantaggio considerevole del servomotore secondo l ' invenzione risiede nel fatto che, quando esso viene uti lizzato su di un veicolo già equipaggiato con una sorgente di fluido sotto pressione, come per esempio i veicoli a sospensione pneumatica, esso non necessita di una apposita sorgente di fluido sotto pressione, cosicché la sua instal lazione può essere realizzata con una minima spesa. Inoltre tutti questi vantaggi sono ottenuti con una modificazione semplice del sistema, che impl ica senz 'altro affidabi lità di funzionamento e basso costo del l 'attuazione.

Beninteso, l ' invenzione non è l imitata alla forma di realizzazione che è stata descritta a titolo di esempio, ma ne copre tutte le varianti che il tecnico del ramo può apportarvi. Per esempio l’adduzione del fluido sotto la seconda pressione allo spazio situato dietro il mozzo della valvola può essere realizzata attraverso un'apertura direttamente praticata nell'asta di ingresso, sboccante in tale spazio e adatta a metterlo in comunicazione con la sorgente di fluido. Del resto, l'invenzione può trovare applicazione sia nei servomotori semplici che nei servomotori doppi, anche detti in tandem. Infine il fluido sotto la seconda pressione può essere alimentato permanentemente,oppure esso può essere fornito solamente al momento in cui il conduttore aziona il pedale di frenatura, od al momento in cui una pressione prefissata regna nel circuito di frenatura.

Queste ed altre modificazioni, ed ogni sostituzione con equivalenti tecnici, possono essere apportate a quanto esemplificativamente descritto ed illustrato, senza per questo dipartirsi dall'ambito dell'invenzione e dalla portata del presente Brevetto.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Servomotore di assistenza alla frenatura,comprendente un involucro (10) nel quale si sposta un pistone motore (12), il quale è provvisto di un mozzo (14) e separa una camera anteriore (16) da una camera posteriore (18), la camera anteriore (16)essendo collegata ad una sorgente di fluido sotto una prima pressione, la camera posteriore (18) essendo suscettibile di essere collegata ad una sorgente di fluido sotto una seconda pressione, ed il pistone motore (14) essendo suscettibile di spostarsi a partire da una posizione d1 riposo, in risposta allo stabilirsi di una differenza fra la prima pressione e la seconda pressione, regnanti nelle due camere (16,18), questa differenza di pressione essendo controllata da mezzi di valvola (20) associati ad organi di comando di ingresso (34,62,60), caratterizzato dal fatto che il collegamento (62) fra la camera posteriore (18) e la sorgente di fluido sotto la seconda pressione è realizzato dagli organi di comando di ingresso (34,62,60).
2. 2 . Servomotore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il collegamento fra la camera posteriore (18) e la sorgente di fluido sotto la seconda pressione è realizzato da un passaggio (62) praticato negli organi di comando di ingresso (34,62,60).
3. 3 . Servomotore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che gli organi di comando di ingresso (34,62,60) sono costituiti da un'asta di ingresso (34) attorno alla quale è montato un manicotto (60), il passaggio (62) essendo praticato fra l'asta di ingresso (34) ed il manicotto (60).
4. 4 . Servomotore secondo la rivendicazione 1, nel quale i mezzi di valvola comprendono un elemento di valvola anulare (20) comportante una parte attiva (44) suscettibile di cooperare selettivamente con una prima sede di valvola (42) e con una seconda sede di valvola (40), concentriche, formate rispettivamente nel mozzo (14) e da un tuffante di valvola (32) che scorre nel mozzo (14), l'elemento di valvola (20) essendo montato nel mozzo (14) tramite una coppa di ritegno (58) disposta nel mozzo (14) e formante un primo appoggio per una molla di richiamo (59) dell'asta di ingresso ed un secondo appoggio per una molla di valvola (57) che sollecita la parte attiva (44) dell'elemento di valvola (20) verso la prima sede di valvola (42) e la seconda sede di valvola (40), caratterizzato dal fatto che una membrana anulare (84) è montata nel mozzo (14), fra il mozzo stesso e gli organi di comando di ingresso (34,60).
5. 5 .Servomotore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la membrana anulare (84) è montata sul mozzo (14) tramite la coppa (58) di ritegno della valvola.
6. 6 . Servomotore secondo la rivendicazione 4,caratterizzato dal fatto che la membrana anulare (84) è trattenuta sugli organi di comando di ingresso (34,60)dalla molla (59) di richiamo dell'asta di ingresso (34).
7. 7 . Servomotore secondo una delle rivendicazioni 4 a 6,caratterizzato dal fatto che la membrana anulare (84)definisce con l'elemento anulare di valvola (20) una camera anulare (48) in cui sbocca il passaggio (62) praticato negli organi di comando di ingresso (34,60).
8. 8 . Servomotore secondo una delle rivendicazioni che precedono, caratterizzato dal fatto che la prima pressione è inferiore o uguale alla pressione atmosferica.
9. 9 . Servomotore secondo una delle rivendicazioni precedenti,caratterizzato dal fatto che la seconda pressione è superiore o uguale alla pressione atmosferica.
10. 10 . Servomotore di assistenza alla frenatura, caratterizzato dalle particolarità, disposizioni e funzionamento, quali appaiono dalla descrizione sopraestesa e dal disegno annesso, o sostituiti da loro equialenti tecnici, presi nel loro insieme, nelle loro varie combinazioni o separatamente.