ITMI970850A1

ITMI970850A1 - Attuatore idraulico rotante

Info

Publication number: ITMI970850A1
Application number: IT97MI000850A
Authority: IT
Inventors: Dekiya Mutsuo; Fukuhara Katsuyuki; Sugawara Masafumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1998-10-11
Also published as: JPH10110706A; US5813316A; IT1291554B1

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo:

ATTUATORE IDRAULICO ROTANTE

DESCRIZIONE

PRELIMINARI DELL'INVENZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un attuatore idraulico rotante, in cui l'angolo di rotazione di un albero in uscita viene cambiato e mantenuto in una posizione voluta con elevata precisione e che è adattato a, per esempio, una sorgente di azionamento per comandare il tempo di apertura e chiusura di una valvola di aspirazione o di scarico di un motore a combustione interna.

DESCRIZIONE DEI PRELIMINARI

Nelle Figure 9 e 10 sono mostrati una struttura schematica un attuatore idraulico rotante tradizionale e un procedimento di azionamento per esso. In tali Figure il numero di riferimento 1 indica un involucro ermetico avente una sezione trasversale sostanzialmente semicircolare, il numero di riferimento 2 indica un albero in uscita e il numero di riferimento 3 indica un elemento rotante che è accoppiato con l'albero in uscita 2 in una costruzione monopezzo. Il numero di riferimento 4 indica una paletta che ha una estremità inserita o accoppiata in un sol pezzo con una parte periferica dell'elemento rotante 3 e che ha l'altra estremità in contatto scorrevole con una superficie interna dell'involucro 1. Il numero di riferimento 5 indica una prima camera idraulica che è delimitata dall'involucro 1, dall'elemento rotante 3 e dalla paletta 4. Il numero di riferimento 6 indica una seconda camera idraulica che è delimitata come la prima camera idraulica in modo da essere opposta alla prima camera idraulica 5. Il numero di riferimento 7 indica una prima luce per l’aspirazione dell'olio nella prima camera idraulica 5 e per lo scarico dell'olio da essa. Il numero di riferimento 8 indica una seconda luce per l'aspirazione dell'olio nella seconda camera idraulica 6 e per lo scarico dell'olio da essa. Il numero di riferimento 9 indica una valvola comandata idraulicamente a quattro luci azionata da solenoide di commutazione in tre posizioni che regola elettricamente l'alimentazione di olio nella prima e nella seconda camera idraulica e lo scarico di olio da esse. Il numero di riferimento 10 indica una pompa per l'olio per alimentare l'olio nell 'attuatore idraulico. Il numero di riferimento 11 indica un serbatoio dell'olio. Il numero di riferimento 12 indica una tubazione di ritorno per far ritornare l'olio scaricato dalla valvola comandata idraulicamente 9 al serbatoio dell'olio. Il numero di riferimento 13 indica dei cuscinetti per sopportare in modo girevole 1'albero in uscita 2. Il numero di riferimento 14 indica un anello di tenuta per l'olio per impedire all'olio di fuoriuscire da una parte dell'involucro attraverso cui sporge l'albero in uscita 2 . La valvola comandata idraulicamente 9 ha una luce 9a collegata alla pompa dell'olio 10, una luce 9b collegata alla prima camera idraulica 5, una luce 9c collegata alla seconda camera idraulica 6 e una luce 9d collegata al serbatoio dell'olio 11.

Sarà ora spiegato il funzionamento dell'attuatore idraulico rotante tradizionale. L'attuatore idraulico rotante è girevole attorno all'albero rotante 2 nella direzione indicata da una freccia a linea intera o da una freccia a linea a tratti nella figura 9. In primo luogo quando la valvola comandata idraulicamente 9 è comandata in modo che le luci 9a e 9b comunichino tra di loro, l'olio pressurizzato e alimentato dalla pompa dell'olio 10 viene alimentato alla prima camera idraulica 9 e contemporaneamente l'olio nella seconda camera idraulica 6 viene scaricato nel serbatoio 11 attraverso la valvola comandata idraulicamente 9, poiché le luci 9c e 9d comunicano tra di loro grazie allo spostamento di una valvola a cassetto della valvola comandata idraulicamente 9 non mostrata. In tale stato la pressione nella prima camera idraulica 9 diventa più grande di quella nella seconda camera idraulica 6 in modo da creare una differenza di pressione tra le due camere idrauliche 5 e 6. Tale differenza di pressione fa ruotare la paletta 4 nella direzione della freccia con linea a tratto continuo nella figura 9 in modo da far ruotare l'elemento rotante 3 e l’albero in uscita 2.

Quando la valvola a cassetto nella valvola comandata idraulicamente 9 è regolata in modo che le luci 9a e 9c comunichino tra di loro, l'olio pressurizzato e alimentato dalla pompa dell'olio 10 viene alimentato alla seconda camera idraulica 6 e contemporaneamente l'olio nella prima camera idraulica 5 viene scaricato nel serbatoio attraverso la valvola comandata idraulicamente 9 poiché le luci 9b e 9d nella valvola comandata idraulicamente 9 comunicano tra di loro. In tale stato, la pressione nella seconda camera idraulica 6 diventa più grande di quella nella prima camera idraulica 5 in modo da creare una differenza di pressione tra le due camere idrauliche 5 e 6 nella direzione inversa, facendo ruotare così l'elemento rotante 3 e l'albero in uscita 2 nella direzione della freccia con linea a tratti nella Figura 9. Quando le luci 9b e 9c vengono chiuse dalla valvola a cassetto nella valvola comandata idraulicamente 9 non mostrata, la pressione d'olio in entrambe le camere idrauliche 5 e 6 è mantenuta eguale e l'albero in uscita 2 arresta la sua rotazione ed è mantenuto in tale posizione.

Nell'attuatore idraulico rotante tradizionale così costruito, sono richiesti degli accorgimenti di tenuta per impedire un aumento nell'attrito di scorrimento nonché per ottenere una buona prestazione di tenuta, poiché l'estremità esterna della paletta 4 supportata sull'elemento rotante 3 si sposta scorrevolmente nell'involucro 1.

RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

risolvere il problema dell 'attuatore idraulico tradizionale come detto sopra e fornire un attuatore idraulico altamente efficace.

La presente invenzione realizza un attuatore idraulico rotante comprendente un involucro ermetico avente formata in esso una parete curva interna; una paletta girevole scorrevolmente sulla parete curva interna e che divide 1'interno dell'involucro in una prima camera idraulica e in una seconda camera idraulica; le rispettive camere avendo un fluido di lavoro idraulico alimentato in esse per far ruotare la paletta e generare un movimento sulla paletta, un albero in uscita per effettuare il movimento della paletta e un elemento scorrevole costituito da un fluoro—elastomero o da una resina di politetrafluoroetilene e disposto in corrispondenza di una parte di contatto scorrevole tra la parete curva interna e la paletta.

L'elemento scorrevole può essere un elemento a base di resina di politetrafluoroetilene formato su una parte scorrevole della parete curva interna che è in contatto scorrevole con la paletta.

L'elemento scorrevole può essere un elemento di tenuta costituito da un fluoroelastomero o da una resina di politetrafluoroetilene formato su una parte scorrevole della paletta che è in contatto scorrevole con la parete curva interna.

L'elemento di chiusura a tenuta può essere un elemento di tenuta a forma di cordone avente una resina di politetrafluroetilene annegata in esso ed inserito in una scanalatura di tenuta formata su una parte periferica della paletta.

L'elemento di chiusura a tenuta può essere un elemento di tenuta a forma di piastra avente una resina di politetrafluoroetilene annegata in esso e fissato su una superficie o sulla superficie opposta della paletta.

L'elemento di chiusura a tenuta può coprire la parte scorrevole della paletta che è in contatto scorrevole con la parete curva interna e comprende, in vicinanza della parte scorrevole, una sporgenza a forma di sottile bordo che è formata in modo da estendersi sostanzialmente lungo la parete curva interna.

L'elemento di chiusura a tenuta può essere formato in un sacchetto in modo da essere applicato sulla paletta.

L'elemento di chiusura a tenuta può essere formato con un corpo di paletta in una costruzione monoblocco mediante stampaggio con inserto annegato.

Secondo la presente invenzione la realizzazione dell'elemento scorrevole di politetrafluoroetilene sulla parete curva interna può impedire la perdita di olio in vicinanza della paletta senza aumentare l'attrito di scorrimento con la paletta ed ottenere un attuatore idraulico rotante avente una elevata prestazione .

Il fissaggio dell'elemento di tenuta di tessuto di politetrafluoroetilene sulla paletta può impedire perdite di olio in vicinanza della paletta e offrire un vantaggio per il fatto che è facile cambiare un elemento di tenuta usurato con un nuovo elemento di tenuta.

La realizzazione di una sporgenza a forma di bordo in corrispondenza di una parte periferica dell'elemento di tenuta può migliorare ulteriormente la prestazione di tenuta al momento di applicazione di una pressione d'olio.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Figura 1 è una vista, in sezione trasversale, dell'attuatore idraulico rotante secondo una prima forma di esecuzione della presente invenzione; la Figura 2 è una vista in sezione trasversale presa lungo la linea II-II della Figura 1;

la Figura 3 è una vista prospettica esplosa di una struttura di tenuta dell'attuatore idraulico rotante secondo una seconda forma di esecuzione della presente invenzione;

la Figura 4 è una vista prospettica esplosa mostrante una struttura di chiusura a tenuta dell 'attuatore idraulico rotante secondo una terza forma di esecuzione della presente invenzione; la Figura 5 è una vista prospettica esplosa mostrante una struttura di chiusura a tenuta dell 'attuatore idraulico rotante secondo una quarta forma di esecuzione della presente invenzione; la Figura 6 è una vista in sezione trasversale presa lungo la linea VI-VI della figura 5;

la Figura 7 è una vista prospettica esplosa mostrante una struttura di chiusura a tenuta dell 'attuatore idraulico rotante secondo una quinta forma di esecuzione della presente invenzione; la Figura 8 è una vista in sezione trasversale presa lungo la linea VIII-VIII della Figura 7;

la Figura 9 è una vista in sezione trasversale di un attuatore idraulico rotante tradizionale; e la Figura 10 è una vista in sezione trasversale presa lungo la linea X-X della Figura 9.

DESCRIZIONE DELLE FORME DI ESECUZIONE PREFERITE FORMA DI ESECUZIONE 1

Nelle Figure 1 e 2, è mostrato 1'attuatore idraulico rotante secondo una prima forma di esecuzióne della presente invenzione. Il numero di riferimento 1 indica un involucro avente una sezione trasversale sostanzialmente semicircolare. Il numero di riferimento 2 indica un albero in uscita. Il numero di riferimento 3 indica un elemento rotante che è accoppiato con 1'albero in uscita 2 in una costruzione monopezzo e che è racchiuso nell'involucro 1. Il numero di riferimento 4 indica una paletta che ha una estremità inserita o accoppiata in sol pezzo con una parte periferica esterna dell'elemento rotante 3 e che ha 1'altra estremità in contatto scorrevole con una superficie interna dell'involucro 1. Il numero di riferimento 5 indica una prima camera idraulica che è delimitata dall'involucro 1, dall'elemento rotante 3 e dalla paletta 4. Il numero di riferimento 6 indica una seconda camera idraulica che è delimitata analogamente alla prima camera idraulica 5 in modo da essere opposta alla prima camera idraulica 5. Il numero di riferimento 7 indica una prima luce per l'aspirazione dell'olio nella prima camera idraulica 5 e lo scarico dell'olio da essa. Il numero di riferimento 8 indica una seconda luce per l'aspirazione dell'olio nella seconda camera idraulica 6 e lo scarico dell'olio da essa. Il numero di riferimento 9 indica una valvola comandata idraulicamente a quattro luci azionata da solenoide di commutazione in tre posizioni che regola elettricamente l'alimentazione di olio alla prima e alla seconda camera idraulica e lo scarico da esse. Il numero di riferimento 10 indica una pompa dell'olio per l'alimentazione di olio all'attuatore idraulico. Il numero di riferimento 11 indica un serbatoio dell'olio. Il numero di riferimento 12 indica una tubazione di ritorno per far ritornare l'olio scaricato dalla valvola comandata idraulicamente 9 al serbatoio 11. Il numero di riferimento 13 indica dei cuscinetti per supportare girevolmente l'albero di uscita 2. Il numero di riferimento 14 indica un anello di tenuta per l'olio per impedire all'olio di fuoriuscire da una parte dell'involucro attraverso cui sporge 11albero in uscita 2.

La valvola comandata idraulicamente 9 ha una luce 9a collegata alla pompa dell’olio 10, una luce 9b collegata alla prima camera idraulica 5, una luce 9c collegata alla seconda camera idraulica 6 e una luce 9d collegata al serbatoio 11. Il numero di riferimento 31 indica un elemento scorrevole che è formato su una parte scorrevole dell'involucro che è in contatto scorrevole con la paletta 4 e che è formata mediante cottura per esempio di una resina di politetrafluoroetilene sulla superficie interna dell'involucro 1.

Benché l'attuatore idraulico rotante azioni l’albero in uscita nello stesso modo di un attuatore tradizionale, la realizzazione dell'elemento scorrevole 31 in corrispondenza della parte dell'involucro 1 che è in contatto scorrevole con la paletta 4 può ridurre 1 'attrito di scorrimento tra l 'involucro 1 e la paletta 4 durante la rotazione dell’elemento rotante 3 e ridurre al minimo un intervallo tra l'involucro e la paletta per migliorare la prestazione di tenuta senza un aumento nell'attrito dovuto allo scorrimento. Di conseguenza anche una piccola pressione applicata ad una camera idraulica può essere assorbita con precisione come movimento dell'albero in uscita.

FORMA DI ESECUZIONE 2

Benché nella prima forma di esecuzione l'elemento scorrevole sia disposto sulla parete interna dell'involucro, in una seconda forma di esecuzione la paletta 4 dell'attuatore idraulico rotante è munita di un mezzo di tenuta speciale, la cui struttura è mostrata nella Figura 3. Nella Figura 3 è mostrato l'elemento rotante e i suoi elementi di fissaggio secondo la seconda forma di esecuzione come una vista prospettica esplosa. Nella Figura 3, il numero di riferimento 4 indica una paletta che ha una, parte di base accoppiata all'elemento rotante;,3. Il numero di riferimento 4a indica una scanalatura di tenuta che è formata su una superficie di estremità superiore e sulle superfici di estremità laterali opposte della paletta 4. Il numero di riferimento 32a indica un elemento di tenuta che viene inserito nella scanalatura di tenuta 4a, che è costituita da un materiale in cordone avente annegata in esso una resina di politetrafluoroetilene, per esempio un materiale di cordone di fibra di aramide (marchio di fabbrica Kevlar), un materiale in cordone di fibra di politetrafluoroetilene o un materiale in fibra di carbonio e che forma una superficie di contatto scorrevole con la parete interna dell'involucro 1 che è costruito in un modo semicircolare e ermetico. Il numero di riferimento 3a indica una scanalatura circolare che è formata su ogni superficie laterale dell'elemento rotante 3. Il numero di riferimento 32b indica un elemento di tenuta che è costituito da un materiale in cordone che viene inserito nella scanalatura 3a per impedire all'olio di infiltrarsi in ogni estremità nella direzione assiale dell'elemento rotante.

Benché la paletta 4 metta in contatto la parete interna dell'involucro 1 con la superficie di contatto scorrevole costituita da tale elemento di tenuta di materiale in cordone, è possibile migliorare la prestazione di tenuta senza un aumento dell'attrito di scorrimento in corrispondenza della parte di tenuta, poiché l 'elemento di tenuta 32a ha una elasticità relativamente buona ed un piccolo attrito di scorrimento.

FORMA DI ESECUZIONE 3

Benché nella seconda forma di esecuzione l’elemento di tenuta a forma di cordone sia previsto sulla paletta per migliorare la prestazione di tenuta, si può impiegare un materiale di tenuta a forma di piastra mostrato come terza forma di esecuzione. Nella Figura 4 è mostrata la terza forma di esecuzione. Il numero di riferimento 4 indica una paletta. Il numero di riferimento 33 indica l'elemento di tenuta a forma di piastra che è leggermente più grande della paletta 4 sia in larghezza che in altezza. Il numero di riferimento 34 indica una piastra fissa che fissa l'elemento di tenuta a forma di piastra 33 ad un lato della paletta 4 mediante viti 35. L'elemento di tenuta a forma di piastra è costituito da un materiale in fibra avente annegata in esso una resina di politetrafluoroetilene, per esempio delle fibre di aramide (marchio di fabbrica Kevlar), delle fibre di politetrafluoroetilene o delle fibre di carbonio. Di conseguenza è possibile migliorare la prestazione di tenuta senza un aumento nell'attrito di scorrimento in corrispondenza della parte di tenuta analogamente alla seconda forma di esecuzione. L'elemento di tenuta a forma di piastra può essere previsto su ogni lato della paletta.

FORMA DI ESECUZIONE 4

Benché nella seconda e terza forma di esecuzione l'elemento di tenuta a forma di cordone o di piastra sia fissato sulla paletta, si può impiegare un elemento di tenuta a forma di sacchetto mostrato come quarta forma di esecuzione. Nella Figura 5 è mostrata 1'elemento rotante e i suoi elementi di fissaggio secondo la quarta forma di esecuzione come vista prospettica esplosa. Nella Figura 6 è mostrata una vista in sezione trasversale dell'elemento di tenuta secondo la quarta forma di esecuzione. Nella quarta forma di esecuzione l'elemento di tenuta a forma di sacchetto 36 che è costituito da un fluoroelastomero o da una resina di tetrafluoroetilene viene messo sulla paletta 4. I lati opposti dell'elemento di tenuta a forma di sacchetto . 36 hanno i rispettivi bordi circonferenziali muniti di sporgenze a forma di sottile bordo 36a,36b lungo le superfici interne dell'involucro 1.

L’elemento di tenuta 36 può diminuire l'attrito di scorrimento e migliorare la prestazione di tenuta tra la parete interna dell'involucro 1 e la paletta 4. Inoltre, quando una pressione idraulica viene applicata a, per esempio, la prima camera idraulica 5, la sporgenza a forma di bordo 36a può avere la pressione d'olio applicata esternamente ad essa in modo da essere deformata in una direzione che diminuisce l'intervallo in corrispondenza della parte di contatto scorrevole, diminuendo così la contrario quando la pressione di olio viene applicata alla seconda camera idraulica 6, la sporgenza a forma di bordo 36b può avere la pressione d’olio applicata all’esterno di essa in modo da essere deformata in una direzione che diminuisce l’intervallo in corrispondenza della parte di contatto scorrevole, diminuendo così la perdita di olio in vicinanza della paletta 4.

FORMA DI ESECUZIONE 5

Benché nella quarta forma di esecuzione l'elemento di tenuta a forma di sacchetto sia disposto sulla paletta 4, in una quinta forma di esecuzione un elemento di tenuta e una paletta sono formati in una costruzione monopezzo. Nella Figura 7 è mostrata la quinta forma di esecuzione. Una parte della paletta 4 che lavora come parte di contatto scorrevole ha un elemento di tenuta 37 di fluoroelastomero o di una resina di politetrafluoroetilene formato con esso in una costruzione monopezzo mediante stampaggio con inserto annegato di un corpo di paletta. E i lati opposti dell'elemento di tenuta hanno i rispettivi bordi circohferenziali muniti di sottili sporgenze a forma di bordo 37a, 37b lungo la superficie interna dell'involucro 1. Le sporgenze 37a, 37b sono deformabili nella direzione di diminuzione di intervallo in corrispondenza della parte di contatto scorrevole e possono diminuire la perdita di olio in vicinanza della paletta 4 analogamente alla quarta forma di esecuzione, mostrata nella Figura 5. Nella Figura 8 è mostrata la paletta 4 secondo la quinta forma di esecuzione , come vista in sezione trasversale .

Ovviamente sono possibili numerose modifiche e varianti della presente invenzione alla luce dei suddetti insegnamenti . Pertanto si comprende che entro l'ambito delle rivendicazioni allegate, l 'Invenzione può essere messa in pratica in modo diverso da come qui specificatamente descritto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Attuatore idraulico rotante comprendente: un involucro ermetico avente una parete curva interna formata in esso; una paletta girevole scorrevolmente sulla parete curva interna e che divide 1'interno dell'involucro in una prima camera idraulica e in seconda camera idraulica; le rispettive camere avendo un fluido di lavoro idraulico alimentato in esse per far ruotare la paletta e generare il movimento sulla paletta; un albero in uscita per provocare il movimento della paletta; e un elemento scorrevole costituito da un fluoroelastomero o da una resina di politetrafluoroetilene e disposto in corrispondenza di una parte di contatto scorrevole tra la parete curva interna e la paletta.
2. Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento scorrevole è un elemento di resina di politetrafluoroetilene formato su una parte scorrevole della parete curva interna ,che è in contatto scorrevole con la paletta.
3. Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento scorrevole è un elemento di tenuta costituito da un fluoroelastomerico o di una resina di politetrafluoroetilene formato su una parte scorrevole della paletta che è in contatto scorrevole con la parete curva interna.
4. Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 3, in cui l'elemento di tenuta è un elemento di tenuta a forma di cordone avente annegata in esso una resina di politetrafluoroetilene e inserito in una scanalatura di tenuta formata sulla parte periferica della paletta.
5. Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 3, in cui l'elemento di tenuta è un elemento di tenuta a forma di piastra avente annegata in esso una resina di politetrafluoroetilene e fissato su una o sulle superiici opposte della paletta.
6. Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 3, in cui l'elemento di tenuta copre la parte scorrevole della paletta che è in contatto scorrevole con la parete curva interna e comprende, in vicinanza della parte scorrevole, una sporgenza a forma di sottile bordo che è formata in modo da estendersi sostanzialmente lungo la parete curva interna.
7 . Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 6, in cui l'elemento di tenuta è formato in un sacchetto in modo da essere disposto sulla paletta.
8. Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 6, in cui l'elemento di tenuta è formato con una parte di paletta in una costruzione monopezzo mediante stampaggio con inserto annegato.
9. Attuatore idraulico rotante secondo la rivendicazione 7, in cui l'elemento di tenuta è formato con un corpo di paletta in una costruzione monopezzo mediante stampaggio con inserto annegato.