IT201600069172A1 - Dispositivo di comando cambio con leva di comando supportata mediante giunto cardanico e con sistema per il controllo della forza di selezione perfezionato. - Google Patents

Description

"Dispositivo di comando cambio con leva di comando supportata mediante giunto cardanico e con sistema per il controllo della forza di selezione perfezionato"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di comando cambio per un cambio di velocità di veicolo comprendente un corpo di supporto atto a essere rigidamente collegato a una parte dell'abitacolo del veicolo, ad esempio al pavimento o alla plancia, e una leva di comando supportata dal corpo di supporto mediante un giunto cardanico in modo da essere in grado sia di oscillare verso sinistra o verso destra intorno a un primo asse di rotazione diretto longitudinalmente sia di oscillare avanti e indietro intorno a un secondo asse di rotazione diretto trasversalmente per eseguire i movimenti rispettivamente di selezione e innesto delle marce, in cui il primo asse di rotazione è stazionario, cioè fisso rispetto al corpo di supporto, mentre il secondo asse di rotazione ruota intorno al primo asse di rotazione quando la leva di comando viene inclinata verso sinistra o verso destra.

I dispositivi di comando cambio del tipo sopra specificato sono normalmente provvisti di un sistema per il controllo della forza di selezione comprendente mezzi elastici operativamente associati alla leva di comando per esercitare sulla leva un'azione elastica tendente a contrastare l'oscillazione della leva verso sinistra o verso destra (movimento di selezione delle marce) a partire dalla posizione di folle, ovvero a riportare la leva nella posizione di folle quando la leva viene inclinata verso sinistra o verso destra. Secondo la tecnica nota tali mezzi elastici comprendono una o più molle di flessione a elica cilindrica che sono disposte con il proprio asse coincidente con il primo asse di rotazione e agiscono con una loro prima porzione di estremità su una prima superficie di riscontro solidale alla leva di comando nel movimento di rotazione intorno al primo asse di rotazione e con una loro seconda porzione di estremità su una seconda superficie di riscontro stazionaria formata dal corpo di supporto.

L'utilizzo di questo tipo di molle comporta una serie di inconvenienti, fra cui in particolare la difficoltà nell'ottenere il desiderato andamento della forza di contrasto in selezione (cioè della forza che si oppone al movimento di selezione della leva di comando) in funzione dell'oscillazione della leva di comando, che è uno dei requisiti richiesti dal costruttore del veicolo al fornitore del dispositivo di comando cambio. In particolare, risulta difficile ottenere andamenti della forza di contrasto in selezione diversi a seconda del verso di oscillazione della leva di comando, cioè un andamento della forza nel caso di oscillazione della leva di comando verso sinistra diverso dall'andamento della forza nel caso di oscillazione della leva di comando verso destra.

Scopo della presente invenzione è dunque fornire un dispositivo di comando cambio del tipo sopra identificato, che non sia affetto dai summenzionati inconvenienti della tecnica nota.

Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie a un dispositivo di comando cambio avente le caratteristiche definite nell'annessa rivendicazione indipendente 1.

Forme di realizzazione preferite dell'invenzione sono oggetto nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte integrale e integrante della presente descrizione.

In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di realizzare un dispositivo di comando cambio del tipo sopra identificato, in cui i mezzi elastici che si oppongono al movimento di selezione della leva di comando comprendono una prima e una seconda molla operanti in compressione, che sono disposte da parti opposte rispetto a un piano passante per il primo asse di rotazione della leva di comando e sono operativamente associate alla leva di comando in modo da essere alternativamente compresse quando la leva di comando oscilla in un verso o nell'altro intorno al primo asse di rotazione.

Grazie a una tale configurazione, risulta più semplice ottenere una desiderata forza di contrasto per contrastare il movimento di selezione della leva di comando. Inoltre, è possibile ottenere forze di contrasto diverse a seconda del verso di oscillazione della leva di comando intorno al primo asse di rotazione, ad esempio una forza di contrasto maggiore nel caso di oscillazione verso sinistra della leva di comando e una forza di contrasto minore nel caso di oscillazione verso destra della leva di comando.

Secondo una forma di realizzazione, la prima e la seconda molla sono realizzate come molle di torsione a elica cilindrica. In questo caso, la prima e la seconda molla sono preferibilmente disposte con i rispettivi assi paralleli l'uno all'altro e giacenti in un medesimo piano perpendicolare al primo asse di rotazione della leva di comando. Inoltre, la prima e la seconda molla sono preferibilmente disposte con i rispettivi assi posizionati alla stessa distanza rispetto a un piano orientato parallelamente agli assi delle molle e passante per il primo asse di rotazione della leva di comando.

In una forma di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo di comando cambio comprende un bilanciere montato girevole intorno al primo asse di rotazione solidalmente alla leva di comando, detto bilanciere presentando, da parti opposte rispetto al primo asse di rotazione, una prima superficie di riscontro contro cui insiste, direttamente o indirettamente, un'estremità della prima molla e una seconda superficie di riscontro contro cui insiste, direttamente o indirettamente, un'estremità della seconda molla, le opposte estremità della prima e della seconda molla insistendo contro rispettive superfici di riscontro fisse formate dal corpo di supporto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica di un dispositivo di comando cambio secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

la figura 2 è una vista prospettica, parzialmente in esploso, del dispositivo di comando cambio di figura 1; e

la figura 3 è una vista in esploso del corpo di supporto del dispositivo di comando cambio di figura 1.

Nella descrizione e nelle rivendicazioni che seguono, termini quali "longitudinale" e "trasversale", così come "orizzontale" e "verticale", sono da intendersi riferiti alla condizione di montaggio del dispositivo di comando a bordo del veicolo. Inoltre, il termine "longitudinale" è qui utilizzato per indicare una direzione parallela alla direzione antero-posteriore (o direzione di marcia) del veicolo, mentre il termine "trasversale" è qui utilizzato per indicare una direzione perpendicolare alla direzione longitudinale.

Con riferimento inizialmente alle figure 1 e 2, un dispositivo di comando cambio per un cambio di velocità di un veicolo secondo una forma di realizzazione della presente invenzione è complessivamente indicato con 10. Il dispositivo di comando 10 comprende fondamentalmente una leva di comando 12 tramite la quale il guidatore è in grado di impartire i comandi al cambio di velocità del veicolo, un corpo di supporto 14 atto a essere rigidamente collegato all'abitacolo del veicolo, ad esempio al pavimento o alla plancia, e un giunto cardanico 16 mediante il quale la leva di comando 12 è supportata dal corpo di supporto 14 in modo da essere in grado di oscillare intorno a due assi di rotazione perpendicolari, e precisamente un primo asse di rotazione x diretto longitudinalmente e un secondo asse di rotazione y diretto trasversalmente, in cui il primo asse di rotazione x è un asse stazionario, cioè fisso rispetto al corpo di supporto 14, mentre il secondo asse di rotazione y oscilla intorno al primo asse di rotazione x insieme alla leva di comando 12 quando quest'ultima oscilla in un verso o nell'altro intorno al primo asse di rotazione x. La leva di comando 12 comprende, in modo per sé noto, un'asta 18 e un pomello (non mostrato, ma comunque di tipo per sé noto) montato all'estremità superiore dell'asta 18. Oscillando intorno al primo asse di rotazione x la leva di comando 12 si muove in un piano trasversale (piano di selezione) verso sinistra o verso destra per trasmettere i comandi di selezione al cambio di velocità, mentre oscillando intorno al secondo asse di rotazione y la leva di comando 12 si muove in un piano longitudinale (piano d'innesto) avanti e indietro per trasmettere i comandi d'innesto al cambio di velocità.

Preferibilmente, come nella forma di realizzazione mostrata nelle figure, il dispositivo di comando cambio 10 comprende inoltre una struttura di interfaccia 20, cui è fissato in modo smontabile, ad esempio mediante viti 22, il corpo di supporto 14 e che è destinata a essere fissata direttamente all'abitacolo del veicolo. In questo modo, il corpo di supporto 14 può essere realizzato come componente standard, utilizzabile su qualsiasi tipo di veicolo, mentre la struttura di interfaccia 20 può essere appositamente progettata di volta in volta in funzione della particolare applicazione del dispositivo di comando cambio 10.

Il dispositivo di comando cambio 10 può essere indifferentemente un dispositivo di comando di tipo meccanico, cioè un dispositivo di comando in cui la leva di comando 12 è meccanicamente collegata tramite una coppia di organi di trasmissione meccanici, quali ad esempio cavi push-pull, al cambio di velocità del veicolo per trasmettere a quest'ultimo i comandi di selezione e innesto delle marce impartiti dal guidatore, oppure un dispositivo di comando del tipo cosiddetto "shift-by-wire", cioè un dispositivo di comando i comandi impartiti dal guidatore tramite la leva di comando non vengono trasmessi meccanicamente al cambio di velocità, ma tramite un'unità di controllo elettronica che rileva mediante opportuni mezzi sensori la posizione della leva di comando e, sulla base della posizione della leva di comando rilevata, determina la marcia da innestare.

Il giunto cardanico 16 comprende una crociera 24 e una forcella 26. La crociera 24 comprende un primo albero 28 che si estende in direzione longitudinale (cioè nella direzione del primo asse di rotazione x) e un secondo albero 30 che si estende in direzione trasversale (cioè nella direzione del secondo asse di rotazione y). Il primo albero 28 è supportato dal corpo di supporto 14 in modo girevole intorno al primo asse di rotazione x, che come detto è un asse di rotazione stazionario. Il secondo albero 30 è solidale al primo albero 28 nel movimento di rotazione intorno al primo asse di rotazione x ed è dunque un asse di rotazione mobile. La forcella 26 è collegata al secondo albero 30 della crociera 24 in modo da oscillare insieme a questo intorno al primo asse di rotazione x e da oscillare inoltre rispetto al primo albero 28 intorno al secondo asse di rotazione y. A tale proposito, la forcella 26 può essere rigidamente connessa al secondo albero 30 e quest'ultimo essere supportato dal primo albero 28 in modo liberamente girevole intorno al secondo asse di rotazione y, come nella forma di realizzazione mostrata nelle figure. In alternativa, la forcella 26 può essere incernierata al secondo albero 30 intorno al secondo asse di rotazione y e il secondo albero 30 essere rigidamente connesso al primo albero 28.

L'asta 18 della leva di comando 12 è fissata alla propria estremità inferiore alla forcella 26. La leva di comando 12 può quindi oscillare sia intorno al primo asse di rotazione x sia intorno al secondo asse di rotazione y per trasmettere al cambio di velocità i comandi di selezione e rispettivamente d'innesto impartiti dal guidatore.

Secondo una forma di realizzazione, il corpo di supporto 14 è formato da due elementi di corpo 14a e 14b, rispettivamente inferiore e superiore, distinti l'uno dall'altro. I due elementi di corpo 14a e 14b sono atti a essere assemblati l'uno all'altro lungo una direzione di assemblaggio perpendicolare al piano formato, nella posizione di folle della leva di comando 12, dal primo asse di rotazione x e dal secondo asse di rotazione y. Nella forma di realizzazione mostrata, tale direzione di assemblaggio è la direzione verticale. I due elementi di corpo 14a e 14b sono fissati in modo risolubile l'uno all'altro, ad esempio mediante le viti 22. L'elemento di corpo inferiore 14a e l'elemento di corpo superiore 14b presentano ciascuno una coppia di sedi semicilindriche, rispettivamente indicate con 32a e 32b, il cui asse coincide con il primo asse di rotazione x. Ciascuna sede semicilindrica 32a e 32b accoglie un rispettivo semiguscio di cuscinetto, rispettivamente indicato con 34a (semiguscio inferiore) e 34b (semiguscio superiore), per il supporto a rotazione del primo albero 28 della crociera 24 intorno al primo asse di rotazione x. Una tale struttura del corpo di supporto 14 e dei supporti 34a, 34b della crociera 24 permette di assemblare il dispositivo di comando cambio montando l'uno sull'altro, lungo una data direzione di assemblaggio, i vari componenti del dispositivo, e precisamente, in ordine di montaggio, l'elemento di corpo inferiore 14a, i semigusci di cuscinetto inferiori 34a, l'insieme formato dalla leva di comando 12 e dal giunto cardanico 16, i semigusci di cuscinetto superiori 34b e l'elemento di corpo superiore 14b. Ciò rende particolarmente agevole e veloce l'assemblaggio del dispositivo di comando cambio.

Secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, non mostrata nei disegni, l'elemento di corpo inferiore e la struttura di interfaccia potrebbero essere integrate in un corpo unico. In questo caso, la parte superiore di questo corpo unico fungerebbe da elemento di corpo inferiore e presenterebbe quindi le sedi semicilindriche per i supporti del primo albero della crociera, mentre la parte inferiore di questo corpo unico sarebbe opportunamente conformata a seconda del veicolo cui il dispositivo di comando cambio è destinato.

A prescindere dalla sua struttura, il corpo di supporto 14 (o, nel caso di struttura di interfaccia integrante l'elemento di corpo inferiore del corpo di supporto, l'elemento di corpo superiore e la parte superiore della struttura di interfaccia) è pensato per rimanere inalterato da veicolo a veicolo. L'adattamento del dispositivo di comando cambio allo specifico veicolo è ottenuto configurando opportunamente la struttura di interfaccia 16. Il fatto che il corpo di supporto, così come altri componenti del dispositivo di comando cambio, siano componenti standard, cioè componenti che non variano al variare della specifica applicazione del dispositivo di comando cambio, consente evidentemente un risparmio nei costi di fabbricazione del dispositivo di comando cambio. Solo alcuni dei componenti del dispositivo di comando cambio devono infatti essere progettati e realizzati di volta in volta ad hoc a seconda della specifica applicazione, mentre tutti gli altri componenti sono per l'appunto componenti standard.

Al fine di contrastare l'oscillazione della leva di comando 12 verso sinistra o verso destra intorno al primo asse di rotazione x (movimento di selezione), il dispositivo di comando cambio 10 è provvisto di un sistema per il controllo della forza di selezione comprendente mezzi elastici operativamente associati alla leva di comando 12. Tali mezzi elastici comprendono una prima molla 36 e una seconda molla 38 operanti in compressione. Le molle 36 e 38 sono disposte da parti opposte rispetto a un piano (nel presente caso, un piano verticale) passante per il primo asse di rotazione x e sono operativamente associate alla leva di comando 12 in modo da essere alternativamente compresse quando la leva di comando 12 viene ruotata in un verso o nell'altro intorno al primo asse di rotazione x. Secondo una forma di realizzazione, le molle 36 e 38 sono realizzate come molle di torsione a elica cilindrica. Preferibilmente, le molle 36 e 38 sono disposte con i rispettivi assi paralleli l'uno all'altro e giacenti in un medesimo piano perpendicolare al primo asse di rotazione x. Nell'esempio di realizzazione mostrato nelle figure (si veda in particolare la figura 2), le molle 36 e 38 sono orientate verticalmente. Inoltre, le molle 36 e 38 sono preferibilmente disposte con i rispettivi assi posizionati alla stessa distanza rispetto a un piano orientato parallelamente agli assi delle molle (verticalmente, nella forma di realizzazione illustrata) e passante per il primo asse di rotazione x. Preferibilmente, le molle 36 e 38 sono accolte in rispettive sedi cilindriche previste nel corpo di supporto 14, in particolare nell'elemento di corpo inferiore 14a.

Secondo una forma di realizzazione, le molle 36 e 38 cooperano con un bilanciere 40 montato girevole intorno al primo asse di rotazione x solidalmente alla leva di comando 12. Preferibilmente, il bilanciere 40 è rigidamente connesso al primo albero 28 della crociera 24, essendo ad esempio formato in un solo pezzo con tale albero. Il bilanciere 40 presenta, da parti opposte rispetto al primo asse di rotazione x, una prima superficie di riscontro 42 contro cui insiste, direttamente o indirettamente, un'estremità superiore della prima molla 36 e una seconda superficie di riscontro 44 contro cui insiste, direttamente o indirettamente, un'estremità superiore della seconda molla 38. Nella forma di realizzazione qui proposta, fra l'estremità superiore della prima molla 36 e il bilanciere 40 è interposto un primo perno di reazione 46 e, in modo analogo, fra l'estremità superiore della seconda molla 38 e il bilanciere 40 è interposto un secondo perno di reazione 48, in maniera tale per cui ciascuna molla 36, 38 agisce sulla rispettiva superficie di riscontro 42, 44 del bilanciere 40 per il tramite del rispettivo perno di reazione 46, 48. Alla loro opposta estremità (estremità inferiore) le molle 36 e 38 insistono contro una superficie di riscontro fissa, formata dal corpo di supporto 14 (in particolare, dall'elemento di corpo inferiore 14a) o dalla struttura di interfaccia 20.

In questo modo, quando la leva di comando 12 viene inclinata intorno al primo asse di rotazione x verso sinistra (rispetto al punto di vista dell'osservatore della figura 1) il bilanciere 40, ruotando solidalmente alla leva di comando 12 intorno al primo asse di rotazione x, va a comprimere, per il tramite del primo perno di reazione 46, la prima molla 36. Di conseguenza, la prima molla 36 esercita una forza di reazione sul bilanciere 40 tendente a riportare la leva di comando 12 nella posizione di folle. Analogamente, quando la leva di comando 12 viene inclinata intorno al primo asse di rotazione x verso destra il bilanciere 40, ruotando solidalmente alla leva di comando 12 intorno al primo asse di rotazione x, va a comprimere, per il tramite del secondo perno di reazione 48, la seconda molla 36, la quale esercita pertanto una forza di reazione sul bilanciere 40 tendente a riportare la leva di comando 12 nella posizione di folle.

La forza di reazione esercitata dalle molle 36 e 38 dipende naturalmente dalla rigidezza di tali molle. Definendo in sede di progetto la rigidezza delle molle 36 e 38 è dunque possibile definire la forza di reazione che si oppone al movimento di selezione della leva di comando 12. Inoltre, utilizzando molle 36 e 38 aventi rigidezze diverse è possibile avere forze di reazione diverse a seconda del verso di rotazione della leva di comando 12 intorno al primo asse di rotazione x.

E' altresì possibile utilizzare, come prima molla 36 e/o come seconda molla 38, una molla a rigidezza multipla, ad esempio una molla a doppia rigidezza, in modo da avere una rigidezza inferiore (e quindi una forza di reazione inferiore) in un primo intervallo angolare di rotazione della leva di comando 12 intorno al primo asse di rotazione x a partire dalla posizione di folle e una rigidezza superiore (e quindi una forza di reazione superiore) in un successivo intervallo angolare. Ciò può essere utile ad esempio per generare sulla leva di comando 12 una forza di reazione più elevata quando il guidatore cerca di spostare la leva di comando nella posizione di retromarcia.

Un ulteriore vantaggio offerto da un dispositivo di comando cambio secondo l'invenzione è rappresentato dal fatto che il bilanciere 40 può anche fungere da organo di finecorsa meccanico per il movimento di selezione della leva di comando 12. L'oscillazione della leva di comando 12 intorno al primo asse di rotazione x è infatti limitata, in entrambi i versi, dal fatto che a un certo punto il bilanciere 40 va in battuta contro il corpo di supporto 14, in particolare contro l'elemento di corpo inferiore 14a.

Naturalmente, 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 uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di comando cambio (10) per un cambio di velocità di veicolo, comprendente una leva di comando (12) azionabile dal guidatore per impartire i comandi al cambio di velocità del veicolo, un corpo di supporto (14) atto a essere rigidamente collegato all'abitacolo del veicolo, e un giunto cardanico (16) mediante il quale la leva di comando (12) è supportata dal corpo di supporto (14) in modo da essere in grado di oscillare intorno a due assi di rotazione perpendicolari, e precisamente un primo asse di rotazione (x) diretto longitudinalmente e un secondo asse di rotazione (y) diretto trasversalmente, in cui il primo asse di rotazione (x) è un asse stazionario, mentre il secondo asse di rotazione (y) è girevole solidalmente alla leva di comando (12) intorno al primo asse di rotazione (x), il dispositivo di comando cambio (10) comprendendo inoltre mezzi elastici (36, 38) operativamente associati alla leva di comando (12) per esercitare sulla leva di comando (12) un'azione elastica tendente a contrastare l'oscillazione della leva di comando (12) intorno al primo asse di rotazione (x) a partire da una posizione di folle, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elastici (36, 38) comprendono una prima molla (36) e una seconda molla (38) operanti in compressione, che sono disposte da parti opposte rispetto a un piano passante per il primo asse di rotazione (x) e sono operativamente associate alla leva di comando (12) in modo da essere alternativamente compresse quando la leva di comando (12) oscilla in un verso o nell'altro intorno al primo asse di rotazione (x).
2. 2. Dispositivo di comando cambio secondo la rivendicazione 1, in cui la prima e la seconda molla (36, 38) sono realizzate come molle di torsione a elica cilindrica.
3. 3. Dispositivo di comando cambio secondo la rivendicazione 2, in cui la prima e la seconda molla (36, 38) sono disposte con i rispettivi assi paralleli l'uno all'altro e giacenti in un medesimo piano perpendicolare al primo asse di rotazione (x).
4. 4. Dispositivo di comando cambio secondo la rivendicazione 3, in cui la prima e la seconda molla (36, 38) sono disposte con i rispettivi assi posizionati alla stessa distanza rispetto a un piano orientato parallelamente agli assi di dette molle (36, 38) e passante per il primo asse di rotazione (x).
5. 5. Dispositivo di comando cambio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un bilanciere (40) girevole intorno al primo asse di rotazione (x) solidalmente alla leva di comando (12), il bilanciere (40) presentando, da parti opposte rispetto al primo asse di rotazione (x), una prima superficie di riscontro (40) contro cui insiste, direttamente o indirettamente, un'estremità della prima molla (36) e una seconda superficie di riscontro (42) contro cui insiste, direttamente o indirettamente, un'estremità della seconda molla (38), le opposte estremità della prima e della seconda molla (36, 38) insistendo contro rispettive superfici di riscontro fisse formate dal corpo di supporto (14).
6. 6. Dispositivo di comando cambio secondo la rivendicazione 5, comprendente inoltre un primo perno di reazione (46) interposto fra la prima molla (36) e il bilanciere (40) e un secondo perno di reazione (48) interposto fra la seconda molla (38) e il bilanciere (40).
7. 7. Dispositivo di comando cambio secondo la rivendicazione 5 o la rivendicazione 6, in cui il giunto cardanico (16) comprende una crociera (24) avente un primo albero (28) supportato a rotazione dal corpo di supporto (14) intorno al primo asse di rotazione (x) e in cui il bilanciere (40) è rigidamente connesso a detto primo albero (28).