IT201800004690A1

IT201800004690A1 - Dispositivo per la regolazione della forza frenante in impianti di frenatura a filo od idraulici

Info

Publication number: IT201800004690A1
Application number: IT102018000004690A
Authority: IT
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2019-10-25
Also published as: EP3560810A1

Description

Descrizione

Campo di applicazione

Nella versione per impianti di frenatura a filo, il dispositivo oggetto di questa domanda di brevetto ha per scopo la riduzione controllata della tensione, o sforzo normale di trazione, trasmessa da un filo ai suoi capi, all'interno di un sistema di rinvio meccanico di tipo a cavo di Bowden. Tale sistema trova applicazione in sistemi di frenatura a filo, ovunque applicati, ad esempio ma non solo in biciclette, passeggini, girelli e similari. Si presta particolarmente a biciclette, sistemi dove l'energia disponibile per l'azionamento del dispositivo è limitata. Nei sistemi di frenatura a filo la tensione è comandata mediante un sistema a leve ad azionamento tipicamente manuale che consente la modulazione della forza frenante applicata alla ruota. Il dispositivo oggetto di questa domanda si pone dì ridurre tale tensione da quella corrispondente a! punto di lavoro impostato a valori inferiori, in un intervallo di tempo limitato con basso consumo di energia e limitato stress meccanico ai componenti coinvolti, con un sistema orientato ad affidabilità e sicurezza. Una possibile applicazione di questo sistema è la riduzione della tensione trasmessa dal filo ai suoi capi in caso di rischio di sopraggìungimento dei bloccaggio dello pneumatico con conseguente slittamento e perdita di aderenza, di sollevamento di una ruota o di perdita di stabilità, in cui una riduzione della tensione trasmessa e conseguente riduzione della forza frenante applicata da! freno alla ruota riduce tale rischio.

Nella versione per impianti di frenatura idraulici, io scopo del dispositivo oggetto di questa domanda di brevetto è la riduzione controllata della pressione dei fluido del presente nel circuito idraulico. Tale dispositivo trova applicazione, ad esempio ma non solo, in impianti frenanti idraulici di veicoli ed in particolare di biciclette. Si presta particolarmente a sistemi in cui siano rilevanti:

• Peso

• Velocità dì attuazione del dispositivo

• Consumo energetico

• Sicurezza

Esempio di campo di applicazione preferito è quindi in impianti di frenata idraulici di biciclette, indipendentemente dalla tipologia del freno (freno a disco, a cerchio, o altro) e dalla tipologia della bicicletta (da corsa, pista, mountain bike, o altro). In taie campo di applicazione la forza frenante applicata alla ruota è tanto maggiore quanto maggiore è la pressione del fluido nel circuito idraulico del freno. Nei sistemi di frenatura idraulica la pressione è comandata mediante un sistema a leve ad azionamento tipicamente manuale (la leva del freno) che consente la modulazione della forza frenante applicata alla ruota, il dispositivo oggetto di questa domanda si pone di ridurre tale pressione da quella corrispondente al punto di lavoro impostato a valori inferiori, drasticamente, in concomitanza dì un segnale esogeno, in un tempo limitato, con basso consumo dì energia e limitato stress meccanico ai componenti coinvolti, con un sistema orientato ad affidabilità e sicurezza. Una possibile applicazione di questo sistema è la regolazione della pressione del circuito idraulico del freno in caso dì rìschio di sopraggiungimento del bloccaggio dello pneumatico, con conseguente slittamento e perdita di aderenza, o ribaltamento, in cui una riduzione della pressione del fluido nel circuito e conseguente riduzione della forza frenante applicata dal freno alla ruota riduce tale rischio.

Stato della tecnica

Nella versione per impianti di frenatura a filo, la tensione trasmessa dal filo stesso ai suoi capi è utile a spostare il punto di applicazione della forza così trasferita da un estremo del filo all'altro, come ad esempio nei sistemi di rinvio meccanico di tipo a cavo di Bowden. In sistemi di frenatura a filo, tale forza è generata da un lato di input, collegato generalmente ad una leva ad azionamento manuale, e trasmessa ad una sede di attuazione, si considerino a titolo di esempio non esaustivo la pinza di un freno a cerchione ("rim brake" in inglese) o a disco ("disc brake"). In normali condizioni operative la regolazione della forza è operata direttamente da un lato all'altro mediante azione sul lato di input, collegato generalmente ad una leva ad azionamento manuale, secondo una relazione diretta tra forza applicata alia leva, posizione della leva stessa, tensione del filo e forza trasmessa all'altro capo del filo. Questa tecnica di regolazione genera problemi potenziali in caso di eccesso di forza applicata alla leva e trasmessa rispetto a quella massima attuabile sul sistema nel suo complesso per la specifica applicazione e/o situazione. Nell'esempio della frenatura a cerchione, una forza eccessiva applicata sulla leva del freno, conseguentemente trasmessa tramite il filo alla pinza di frenatura a cerchione, può causare il bloccaggio della ruota medesima, con conseguente situazione di pericolo di caduta per il ciclista, dato che la ruota medesima non riesce ad attuare tale forza sulla superficie dì contatto con il terreno, oppure un ribaltamento in avanti (in inglese "stoppie"), il tempo dì reazione del ciclista, generalmente, non è sufficientemente breve da rilevare l'insorgere di questi problemi e da agire di conseguenza riducendo la forza applicata sulla leva. Onde mitigare la probabilità di insorgenza di questi tipi di problemi, allo stato attuale esistono soluzioni che modificano la relazione diretta tra posizione della leva, tensione del filo e forza applicata alla ruota. A questo proposito sì vedano i brevetti US5566789 ed EP14689G4B1. Entrambi si basano sulla modifica della relazione tra posizione della leva e forza, con l'introduzione di una molla che limita la forza applicata a parità dello spostamento della leva. In queste soluzioni la riduzione avviene in modo continuo, anche quando non necessaria, ed in generale l'azione esercitata è dì tipo preventivo, vale a dire riduce la probabilità di una forza applicata eccessiva aumentando lo spostamento richiesto alla leva per unità di forza, nulla potendo fare in caso di eccessiva forza applicata e dunque trasmessa ma non attuabile sui sistema nel suo complesso. Il dispositivo oggetto della presente domanda è in grado di cambiare la relazione tra posizione della leva e forza solo quando comandato e, grazie alla sua velocità dì intervento, corregge una eventuale forza eccessiva applicata e dunque trasmessa ma non attuabile sul sistema nel suo complesso. Inoltre i brevetti citati prevedono l'inserimento di un componente nel sistema di frenatura che va a modificare persistentemente la relazione tra spostamento della leva e forza frenante, mentre il dispositivo oggetto della presente domanda dì brevetto può rendere il sistema dì frenatura indistinguibile da uno che non lo monti, fatta eccezione degli istanti in cui viene azionato.

Si consideri anche il brevetto US005730256A, dove la riduzione della forza di frenatura sì basa su oscillazioni meccaniche dipendenti da velocità della ruota e dalla stessa forza di frenatura. La caratteristica delia riduzione è predeterminata in fase di settaggio iniziale del dispositivo e non si adatta alla specifica condizione di funzionamento, quindi influenza il comportamento del sistema anche quando un suo intervento non è necessario. Inoltre esso prevede un collegamento meccanico con la ruota per prelevare potenza e riconoscere la velocità di rotazione, creando complicazione costruttiva e sottraendo potenza meccanica disponibile per il movimento, effetto particolarmente dannoso per veicoli pedal-powered. Il dispositivo oggetto della presente domanda interviene solo in caso di comando esterno, opportunamente tarato, e non necessita di prelevare potenza dalla ruota.

Nella versione per impianti di frenatura di tipo idraulico, lo stato dell'arte prevede principalmente due categorie di sistemi, ed in particolare:

1. Sistemi ad attuazione continua, con regolazione continua delia forza frenante ne! tempo. In questo tipo di sistemi vi è tipica mente una necessità di molta energia e peso dell'hardware, problema maggiormente rilevante nel caso dì una bicicletta.

2. Sistemi ad attuazione discreta, ma basata su passaggio di olio in altro circuito dedicato Tipicamente questo tipo di sistemi prevede l'uso di valvole a due vie che aprono e chiudono opportunamente il circuito ausiliario così da modulare la pressione del fluido nel circuito principale, e consentire la regolazione della frenata. Alcuni degli svantaggi di questo tipo di sistemi, superati dal dispositivo oggetto del presente brevetto, risiedono nella dimensione e peso delle valvole, nella necessita di molti componenti aggiuntivi soggetti a usura e deterioramento e nella difficile applicabilità alle biciclette, date le diverse pressioni in gioco.

Descrizione delle figure

La Fig.1 rappresenta un comune impianto di frenatura a filo della ruota anteriore di una bicicletta da corsa. Sono indicati in particolare la leva dei freno (7) e il corpo del comando del freno (5).

La Fig.2 rappresenta in sezione un impianto di frenatura idraulico. Sono indicati in particolare la leva freno (7), il corpo del comando del freno (5), il fulcro della leva (1), il punto di giunzione tra stelo del cilindro e leva (13), il pistone del cilindro (14), il cilindro (15) e l'insieme di disco freno con pinza idraulica (16), coliegata al tubo del circuito idraulico.

La Fig.3 rappresenta la realizzazione preferita del dispositivo quando applicata a impianti frenanti a filo. In particolare, la Fig.3.1 mostra in sezione la leva (7) priva del dispositivo, con indicati fulcro (1) dì rotazione rispetto corpo del comando del freno (5), filo (4) e coincidenti la testa del filo (3) e il punto (2) di applicazione della forza trasmessa dal filo sulla leva. La Fig 3.2 mostra la stessa leva della Fig.3.1, ma con il cinematismo meccanico (11) e altri componenti del dispositivo, quali il gruppo molla-smorzatore (8), il corpo rigido (24) costituente il cinematismo nella realizzazione particolare che separa la testa del filo (3) e il punto (2) dì applicazione della forza, il meccanismo di attivazione (9), il sistema di azionamento (10) dei meccanismo di attivazione, comprendente un solenoide, motore elettrico o equivalente. La Fig. 3.3 mostra gli stessi componenti della Fig.3.2, con il cinematismo meccanico (11) in configurazione attiva, in cui il corpo rigido (24) risulta ruotato attorno al suo fulcro nel punto (2) e in cui il meccanismo di sblocco (9) risulta spostato in modo tale da permettere l'attivazione del cinematismo meccanico.

La Fig.4 rappresenta la realizzazione mostrata in Fig.3, con evidenziato il perno fisso (6) per riarmo del corpo del comando del freno (5) che agisce sui corpo rigido (24). In particolare, la Fig.3.3 mostra il corpo rigido (24) in configurazione passiva, con la leva (7) non azionata dal ciclista. In seguito all'azionamento da parte del ciclista, rappresentato in Fig.4.2, si ha che corpo rigido (24) e blocco di riarmo (6) si separano. La Fig.4.3 mostra la fase di riarmo, in cui la leva viene rilasciata dal ciclista al termine della manovra di frenata, e il corpo rigido (24) torna a contatto con il blocco di riarmo (6) e viene quindi spinto nuovamente verso la configurazione passiva.

La Fig.5 rappresenta la realizzazione mostrata in Fig.3, con evidenziata la molla (17) di riarmo.

La Fig.6 rappresenta la realizzazione preferita del dispositivo quando applicata a impianti frenanti idraulici. In particolare, la Fig. 6 mostra in sezione la leva (7); il cinematismo meccanico (11) costituito nella figura da due gruppi di bielle a coltello e forchetta (20) incernierate a due piastre (19) collegata l'una tramite uno stelo (30) alla leva (7) con una giunzione (13) a cerniera, da un'asta (19) vincolata ad incastro ad una piastra e a carrello all'a ltra piastra; il cilindro (15) con relativo pistone (14) di comando del freno; evidenziato il blocco di riarmo (6) del corpo del comando del freno (5) che agisce sulle bielle (20). La Fig 6. 1 mostra la fase di riarmo, in analogia alla Fig.4.3, In cui blocco di riarmo (6) impone alle bielle (20) il ritorno alla configurazione attiva, mostrata in Fig.6.2.

La Fig.7 mostra in sezione il dispositivo nella realizzazione rappresentata nella Fig.6, con evidenziata la molla (17) di riarmo, in analogia alla Fig.5.

La Fig.8 mostra in sezione il dispositivo nella realizzazione rappresentata nella Fig.6, con evidenziato il gruppo mollasmorzatore (8) in configurazione attiva (Fig.8.1) mentre esercita una forza tra le due piastre (19), e in configurazione passiva (Fig.8, 2) in cui il gruppo molla-smorzatore (8) viene rappresentato non a contatto con una delle due piastre (19) nel caso in cui si volesse che entrasse in funzione solo in configurazione attiva. Nella stessa Fig 8 viene rappresentato il meccanismo di attivazione (9), quando impedisce (Fig 8.3, vista ruotata di 90° rispetto alla Fig.8.2) il movimento di un gruppo di bielle (20), e quando permette (Fig 8.5) tale movimento; sono inoltre mostrati l'azionamento (10) fissato ad una piastra (19) del meccanismo di attivazione 9) incernierato alla stessa piastra (19). in Fig.8.4 è rappresentato il gruppo dì bielle (20), la piastra (19) e il meccanismo di attivazione (9) secondo la stessa sezione della Fig.8,2, in cui la rotazione del meccanismo di attivazione (9) che differenzia la Fig.8.3 dalla Fig.8.5 avviene attorno ad un asse verticale giacente sul piano della figura.

La Fig.9 rappresenta una realizzazione del cinematismo meccanico inserita nell'esempio in un rinvio meccanico a cavo di Bowden, con mostrata la guaina (28) e il cavo (29), in cui gli estremi dei cinematismo (21, 22) sono gli estremi dei due componenti (33) posti a contatto in una superficie di contatto (34) opportunamente sagomata, in configurazione passiva (Fig.9.1) e attiva (Fig.9.2).

La Fig.10 esemplifica l'installazione del cinematismo meccanico (11) in serie ad una guaina (28) di un rinvio meccanico a cavo di Bowden, mostrando il filo (29) e i due estremi del cinematlsmo (21, 22) che generano un'interruzione nella guaina (28).

La Fig.11 mostra due possibili posizioni di installazione del cinematismo meccanico (11) quando il dispositivo è applicato a sistemi frenanti di tipo idraulico. In particolare la Fig.11.1 mostra il cinematismo meccanico (11) posto dal lato del corpo dei comando del freno (5) rispetto ai cilindro (15) e non dal lato delia leva freno (5) come mostrato nella Fig.6, con i suoi estremi (21,22) collegati a cilindro (15) e corpo de! comando del freno (5). La Fig.11.2 rappresenta l'installazione del cinematismo meccanico (11) in serie ad una camera di espansione (25) aggiuntiva rispetto ad un normale impianto frenante idraulico, il tubo (32) con cui la camera di espansione (25) è in comunicazione idraulica col circuito dell'impianto frenante, in cui gli estremi della camera di espansione (31) sono vincolati l'una direttamente ad un estremo (22) del cinematismo meccanico (11) e l'altra tramite un componente di collegamento (26) all'altro estremo (21) del cinematismo meccanico (11).

La Fig.12 mostra lo schema logico di funzionamento del dispositivo, con i sensori (a sinistra, nella figura) collegati e invianti le misure ad una unità di controllo elettronico (al centro), la quale comanda l'attivazione dell'attuatore (a destra)

Presentazione dell'invenzione

Il dispositivo oggetto del presente brevetto può essere installato su impianti di frenatura a filo o su Impianti di frenatura idraulici.

Nel caso dì installazione in veicoli con impianti di frenatura a filo, l'oggetto della presente domanda di brevetto è un nuovo dispositivo di regolazione della tensione, o sforzo normale di trazione, trasmessa da un ai suoi capi, in un sistema di rinvio meccanico dì tipo Bowden. Tale dispositivo è inserito nella catena di trasmissione deila forza frenante, costituita dalfiio, che è vincolato ad un estremo ad un lato denominato "di input", generalmente collegato ad una leva ad azionamento manuale, ed all'altro estremo ad una sede di attuazione, nell'applicazione preferita una pinza freno di bicicletta (Fig.1), e dalla guaina, all'interno delia quale vi è il filo

La forza applicata dalla pinza freno sulla ruota è funzione della lunghezza di filo impegnata dalla sede di attuazione, in particolare è maggiore quanto minore è tale lunghezza, cioè quando il filo del freno subisce una trazione tramite la leva del freno. Da ciò si deduce che, per diminuire la tensione tramessa dal filo e dunque la forza applicata dalì'attuatore, a parità di spostamento della leva freno da parte dei ciclista, occorre ridurre la porzione di filo impegnata nella sede di comando, analogamente a quanto avviene rilasciando la leva freno, disaccoppiando la leva dal capo del filo tramite l'inserimento di un cinematismo meccanico (Fig.3) o ridurre la porzione di filo impegnata nella guaina, riducendone alì'occorrenza la lunghezza, tramite l'inserimento dello stesso cinematismo meccanico in modo tale da creare una discontinuità all'interno della guaina, di lunghezza riducibile tramite attivazione del cinematismo. (Fig.10). La regolazione deila tensione del filo è realizzata mediante un sistema di attuazione meccanico ad attivazione comandata. Imponendo l'istante di attivazione con un segnale opportunamente calcolato dall'unità di controllo elettronico, il sistema di attuazione meccanico permette di agire sulla distanza relativa tra gli estremi dì un cinematismo meccanico, collegato in serie al filo (Fig.3) o alla guaina (Fig.10). Il segnale di attivazione viene emesso da un controllore che abbia come dati di input, ad esempio nel caso di frenatura per biciclette, posizione o velocità di ruote o veicolo, dati inerziali o altre variabili utili alla determinazione dello stato del sistema e, processati da un algoritmo dedicato, della opportunità di operazione dell'attuatore.

Nel caso di applicazione in sistemi di frenatura di tipo idraulico, si presentano due alternative (Fig.11): una variante consiste nell'agire su componenti già presenti, variando la corsa del pistoncino dì comando dei freno e dunque riducendo la pressione del fluido (Fig.11.1). In un'altra variante, invece, si può inserire un diverso componente, denominato "camera di espansione", in comunicazione con il circuito idraulico e dotata dì estremi che, avvicinati o allontanati, permettono di variare il volume interno occupabile dal fluido del circuito idraulico (Fig.11.2). Il sistema di attuazione meccanico produce lo sblocco di un componente del dispositivo, la camera di espansione, che permette di aumentare il proprio volume interno, e quindi lo spazio disponibile al fluido del circuito idraulico, da cui conseguentemente deriva una diminuzione della pressione del fluido

Vantaggio della seconda variante enunciata è l'utilizzo di un componente posizionabile a piacere e costruibile a piacere, senza ί vincoli costruttivi del cilindro di comando del freno, permettendo così un migliore controllo della pressione e maggiore flessibilità per preservare l'integrità dei componenti del sistema frenante.

Descrizione dì un esempio di realizzazione preferita

In questa sezione viene presentata nel dettaglio la realizzazione preferita del dispositivo oggetto delia presente domanda di brevetto, specificato che diverse varianti possono essere realizzate, così come sintetizzato nelle rivendicazioni. Tutte queste fanno comunque riferimento a quanto descritto nella sezione "Presentazione dell'invenzione". I tre cinematismi descritti nei seguito non sono a priori associati alla tipologia dell'impianto di frenatura, vengono associati al solo scopo della descrizione dì un esempio di realizzazione preferito.

Nella realizzazione preferita applicata ad impianti di frenatura a filo (Fig.1), il dispositivo (Fig.3) oggetto della presente domanda di brevetto sì caratterizza per la possibilità dell'attuatore di trovarsi in due configurazioni: passiva ed attiva. Le due configurazioni si differenziano per ia distanza relativa tra la testa del filo (3) e il corpo di comando del freno (5), detta distanza determinata dalla posizione dei cinematismo meccanico (11), detto cinematismo meccanico collegato "in serie" alla catena dì trasmissione della forza frenante, in modo tale per cui la distanza relativa tra (3) e (5) influisce sulla forza trasmessa dalla catena di trasmissione. In particolare, cinematismo meccanico è preferibilmente impiegato tra la leva del freno (7) e il corpo di comando del freno (5).

Nella configurazione passiva, la leva (7) ruota quando azionata dall'utente attorno al proprio fulcro (1), ed il cinematismo meccanico (11) si muove solidalmente ad essa, poiché vincolato ne! proprio fulcro (2) e dal meccanismo di attivazione (9), trascinando la testa del filo (3) che estrae una porzione maggiore di filo dai corpo dì comando del freno, generando un aumento della forza frenante (Fig.3.2). Come si è anticipato, il sistema agisce analogamente ad uno senza dispositivo installato

Ali'occorrenza di un segnale esterno, proveniente dall'unita di controllo elettronico e calcolato da detta unita secondo una legge di controllo che usa come dati le misure provenienti da sensori di posizione, velocità e accelerazione ruote, o sensori inerziali o altri (Fig.12), l'azionamento (10) del meccanismo di attivazione (9) si attiva e ne provoca lo spostamento Tale legge di controllo determina dai dati di misura le condizioni di pericolo bloccaggio, ribaltamento o stabilità o altra condizione crìtica, in tempo utile per intervenire in modo automatico e tempestivo sul sistema frenante.

L'azionamento (10) è costituito da un solenoide, motore elettrico o altro attuatore analogo. Quando il cinematismo di sblocco (9) si sposta (Fig.3.3), ruotando attorno al proprio fulcro (12), esso disimpegna il cinematismo meccanico (11), che conseguentemente risente solo della forza del filo mediante la testa del filo (3) ed è libero di ruotare attorno al proprio fulcro (2) fino al fine corsa, quest'ultimo costituito da un gruppo funzionalmente assimilabile ad un gruppo molla-smorzatore (8), in grado di arrestarne gradualmente il moto, regolando cosi l'intensità dell'impatto con il fine corsa. In questa configurazione, attiva, la forza frenante viene ridotta drasticamente data la minor porzione di filo impegnata a parità di posizione della leva, viene cioè modificata la relazione tra posizione leva comando freno e forza trasmessa dalla catena di trasmissione, dunque forza frenante, sovrapponendo l'effetto de! dispositivo a quello umano.

Il sistema è dotato di riarmo automatico, dì un meccanismo cioè che riporta il sistema in configurazione passiva partendo dalla attiva, li riarmo può realizzarsi o mediante perno fisso (6) solidale con il corpo di comando dei freno (5) (Fìg.4) o mediante una molla (17) opportunamente dimensionata (Fig.5). Nel caso dì perno fisso, quando la leva (7) viene rilasciata dall'utente e ruota naturalmente attorno al proprio fulcro (1) poiché soggetta alia copia data dalla tensione del filo (4) (cfr. Fig.4.3, 4.1), il cinematismo meccanico (11) urta contro il perno fisso (6) e per questo ruota relativamente al proprio fulcro (2), tornando nella configurazione passiva.

Nel caso della molla (17) (Fig.5), al cessare della pressione sulla leva da parte dell'utente, questa ruota relativamente al proprio fulcro e il cinematismo meccanico (11) viene fatto ruotare rispetto al proprio fulcro dall'azione del gruppo molla (17), che domina sulla tensione residua, ridotta poiché non in frenatura, del filo. La molla deve essere dì costante elastica minore della forza generalmente trasmessa da un freno azionato, ma maggiore della forza trasmessa dalla catena di trasmissione da un freno non azionato onde adempiere alla funzione di riarmo.

Nella realizzazione preferita applicata ad impianti di frenatura idraulici (Fig.2), il dispositivo oggetto della presente domanda di brevetto si caratterizza da un cinematismo meccanico con la possibilità di trovarsi in due configurazioni: passiva ed attiva. Le due configurazioni si differenziano per la distanza relativa tra le due piastre (19) del dispositivo, collegate"in serie" alla catena di trasmissione della forza frenante, in modo tale per cui la loro distanza relativa influisce sulla forza trasmessa dalla catena di trasmissione. Nello specifico, il dispositivo si posizione preferibilmente tra la leva del freno (7) e il pistone del circuito idraulico.

Nella configurazione passiva (Fig 6.2), la leva ruota quando azionata attorno al proprio fulcro (1), ed il pistone{14), vincolato alla leva tramite il fulcro (13), ruota relativamente alla leva e trasmette, per il tramite di un meccanismo a gruppi di bielle a coltello e forchetta (20), preferibilmente ma non esclusivamente due, la forza al pistone all'interno del cilindro (15), che aumenta la pressione del fluido e conseguentemente genera la forza frenante sul lato di attuazione del sistema. Come si è anticipato, il sistema agisce analogamente ad uno senza dispositivo installato.

All'occorrenza di un segnale, proveniente dall'unità di controllo elettronico e calcolato da detta unità secondo una legge di controllo che usa come dati le misure provenienti da sensori di posizione, velocità e accelerazione ruote, o sensori inerziali o altri, l'azionamento (10) (Figg. 8.3, 8.4, 8.5) si attiva provoca lo spostamento del cinematismo dì sblocco (9), il quale esce dalla condizione di vìncolo e permette quindi la rotazione del relativo gruppo di bielle a coltello e forchetta (20). Tale legge di controllo determina dai dati di misura le condizioni di pericolo bloccaggio, ribaltamento o stabilità o altra condizione critica, in tempo utile per intervenire in modo automatico e tempestivo sul sistema frenante.

L'azionamento è costituito da un solenoide, motore elettrico o altro attuatore analogo Quando il cinematismo meccanico di biella a forchetta e coltello si attiva, esso determina, grazie al vincolo di sola traslazione (18), uno spostamento parallelo delle le sue piastre (19) e quindi una riduzione della distanza relativa, di cui una collegata solidalmente al pistone (14) ne! cilindro (15), aumentando il volume di fluido contenuto dal cilindro e riducendo cosi il la pressione del fluido all'interno del circuito idraulico e conseguentemente la forza frenante. La corsa di riduzione delia distanza relativa tra le piastre causata dall'attivazione della biella a forchetta e coltello è ammortizzata da un fine corsa (Fig. 8.1, 8.2) costituito da un gruppo funzionalmente assimilabile ad un gruppo molla-smorzatore (8), atto a fermare gradualmente il moto relativo delle piastre (19) regolando così l'intensità dell'impatto con il fine corsa del cinematismo meccanico (11). La forza frenante viene ridotta drasticamente data la modifica della relazione tra posizione leva comando freno e posizione del pistone nel cilindro, da cui la forza trasmessa dalla catena di trasmissione, dunque forza frenante, sovrapponendo l'effetto del dispositivo a quello umano e pertanto il dispositivo si definisce in configurazione attiva.

Il sistema è dotato di riarmo automatico, di un meccanismo cioè che riporta il sistema in configurazione passiva partendo dalla attiva. Il riarmo può realizzarsi o mediante perno fisso (6) o mediante una molla (17) opportunamente dimensionata. Nel caso di perno fisso (Fig.6), quando la leva (7) viene rilasciata dall'utente e ruota naturalmente attorno al proprio fulcro (1) poiché soggetta alla coppia data dalla molla di ritorno della leva freno comunemente presente nell'impianto frenante idraulico, il cinematismo meccanico (11) urta contro il perno fisso (6) e scorre in direzione della leva, causando il riposizionamento della biella a forchetta e coltello in posizione passiva (cfr.Fig 6.1-62

Nel caso della molla (Fig.7) (17), al sufficiente ridursi della pressione sulla leva da parte dell'utente, questa ruota relativamente al proprio fulcro e riduce la pressione trasmessa dal pistone (14) sulla piastra (19). La molla (17) esercita una forza repulsiva tra le due piastre (19) che domina sulla compressione, ridotta poiché non in frenatura. La molla deve essere di costante elastica minore della forza generalmente trasmessa da un freno azionato, ma maggiore della forza trasmessa dalla catena di trasmissione da un freno non azionato. L'azione della molla è quindi in grado di riportare il dispositivo in configurazione passiva.

Ne! caso di Fig.9 il dispositivo oggetto della presente domanda di brevetto comprende un cinematismo meccanico costituito da due componenti (33) posti a contatto lungo una superficie opportunamente sagomata (34) che sì caratterizza per la possibilità di trovarsi in due configurazioni: passiva (Fig.9.1) ed attiva (Fig.9.2). Le due configurazioni si differenziano per la distanza relativa tra gli estremi (21, 22) del cinematismo meccanico (11), collegati "in serie" alla catena di trasmissione della forza frenante, a titolo esemplificativo ma non esclusivo nella Fig.9 in serie alla guaina (28) che avvolge il filo (29), in modo tale per cui la loro distanza influisce sulla forza trasmessa dalia catena di trasmissione.

Nella configurazione passiva il sistema è indistinguibile da uno che non monti il dispositivo, la forza viene trasmessa dal filo così come richiesta tramite la pressione dell'utente sulla leva.

All'occorrenza del segnale proveniente dall' unita di controllo elettronico e calcolato da detta unità secondo una legge di controllo che usa come dati le misure provenienti da sensori di posizione, velocità e accelerazione ruote, o sensori inerziali o altri, un meccanismo di sblocco analogo a quanto presentato precedentemente in applicazione ai diversi cinematismi meccanici presentati si attiva provocando la rotazione relativa dei due componenti (33) del cinematismo, corrispondenti alle due estremità (21, 22). La rotazione corrispondente all'attivazione determina un avvicinamento delle due estremità, a causa dei diverso incastro della superficie dì contatto (34). Tale legge di controllo determina dai dati di misura le condizioni dì perìcolo bloccaggio, ribaltamento o stabilità o altra condizione critica, in tempo utile per intervenire in modo automatico e tempestivo sui sistema frenante.

La configurazione attiva è caratterizzata da una distanza relativa minore tra ie due estremità dei cinematismo (21) e (22), dovuta ad un accoppiamento meccanico variabile in base alla rotazione, così da ridurre la forza frenante alla sede di attuazione, in qualsiasi delle posizioni elencate in maniera esemplificativa ma non esaustiva nel paragrafo “presentazione dell'invenzione".

Il riarmo è preferibilmente a molla, in analogia con quanto spiegato sopra e tale da riportare il dispositivo nella configurazione passiva una volta cbe cessi la pressione dell'utente sulla leva Tale molla esercita una forza di spinta rotazionale alle due sezioni del dnematismo atta a riportarlo in configurazione passiva. La molla deve essere di costante elastica minore della forza generalmente trasmessa da un freno azionato, ma maggiore della forza trasmessa dalla catena di trasmissione da un freno non azionato. L'azione della molla è quindi in grado dì riportare il dispositivo in configurazione passiva.

Claims

Rivendicazioni 1. Dispositivo per la riduzione della forza frenante applicata alla ruota di veicoli, preferibilmente ma non esclusivamente biciclette, che comprende (Figura 12): o Un attuatore, che a sua volta comprende: ● un cinematismo meccanico (11), inserito lungo la catena di trasmissione della forza frenante (Figure 1 e 2), il quale commuta in modo reversibile tra due configurazioni, definite come "passiva" (Figure 3.2, 8.2, 9.1) e "attiva" (Figure 3.3, 8.1, 9.2); dette configurazioni sono differenziate dalla distanza relativa tra i due estremi (21, 22) del detto cinematismo (11), detta distanza calcolata lungo la direzione della forza trasmessa attraverso il detto cinematismo (11) tra i detti estremi (21, 22), detti estremi vincolati, nella detta direzione di applicazione della forza, a componenti sottoposti alla detta forza frenante trasmessa dalla detta catena di trasmissione, detta commutazione determinando la variazione della detta forza frenante ● un meccanismo di attivazione (9) che costituisce vincolo alla detta commutazione di configurazione del detto cinematismo, spostato all'occorrenza di un segnale esterno al detto attuatore in posizione non costituente vincolo alla detta commutazione ● un solenoide, motore elettrico o mezzo equivalente (10) che sposta il detto meccanismo di attivazione • un sistema di riarmo che riporta il detto cinematismo in configurazione passiva e il detto meccanismo di attivazione (9) in posizione dì interdizione di attivazione (Figure 3.2 e 8.3) o uno o più strumenti di misura (Figura 12), detti strumenti essendo ■ di misura della velocità delle ruote • dì misura di dati inerziali ■ di misura diretta o indiretta della forza frenante, o comunque di variabili fisiche che influiscono sulla dinamica di moto dei veicolo o un'unità di controllo elettronico (Figura 12) che elabora i segnali di detti strumenti di misura, che determina l'attivazione del detto cinematismo (11) mediante comando del detto solenoide, motore elettrico o mezzo equivalente, secondo un algoritmo predeterminato, tale attivazione atta a mitigare il rischio di bloccaggio di una ruota, dì perdita di stabilità del veicolo, o di sollevamento di una ruota 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dai fatto che il detto cinematismo meccanico (11) comprende un gruppo molla-smorzatore (8) che esercita una forza che sì oppone ai movimento dei componenti del detto cinematismo (11) 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 che comprende una molla o equivalente (17) che esercita una forza che riporta il detto cinematismo in detta configurazione passiva, tale molla caratterizata da una costante elastica minore di quella necessaria per impedire l'attivazione dei cinematismo in concomitanza dì forze trasmesse dalla detta catena di trasmissione superiori alla soglia minima di attivazione 4 Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il detto cinematismo meccanico (11) comprende un corpo rigido (24) in cui due suoi punti costituiscono i detti estremi del detto cinematismo, in cui la rotazione di tale corpo rigido costituisce la detta commutazione di configurazione 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il detto cinematismo meccanico comprende ● Due piastre (19), costituenti i due detti estremi del detto cinematismo ● Uno o più gruppi di due bielle "a coltello e forchetta" (20), incernierate tra di loro e l'una ad una piastra, l'altra all'altra piastra ● Un vincolo di carrello (18) o equivalente che, unitamente alle dette bielle (20) determina un movimento di sola traslazione relativa delle dette piastre, detta traslazione costituente la detta commutazione di configurazione e causante la rotazione delle dette bielle (20), preferibilmente un'asta rigidamente fissata ad una delle dette piastre e libera di scorrere in un foro nell'altra piastra (Figura 8) 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che il detto meccanismo di attivazione (9) e il detto solenoide, motore elettrico o mezzo equivalente (10) sono collegati rigidamente direttamente o indirettamente ad una delie dette piastre (19) 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il detto cinematismo meccanico (11) comprende due componenti (33), ove le estremità di detti componenti posti a contatto tra di loro su una superficie di contatto (34) corrispondono ai detti estremi (21 e 22) del detto cinematismo, inserito nella detta catena di trasmissione della forza frenante, detto cìnematìsmo caratterizzato dal fatto che la conformazione della detta superficie di contatto (34) determina differenti accoppiamenti meccanici, da cui una distanza relativa tra i due detti estremi variabile nella direzione della forza trasmessa dal detto cinematismo, detta variazione corrispondente alla rotazione relativa dei due detti componenti (33) attorno ad un asse parallelo alla direzione della detta forza trasmessa, detta rotazione costituente la detta commutazione dì configurazione (Figura 9) 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato da! fatto che i detti estremi (21, 22) di detto cinematismo meccanico sono l'uno vincolato alla leva di comando del freno in sistemi frenanti di tipo a cavo di Bowden, mentre l'altro estremo è vincolato al capo del cavo del detto sistema frenante (Figura 3) 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che il detto meccanismo di attivazione comprende un'asta incernierata alla detta leva di comando del freno e il detto solenoide, motore elettrico o mezzo equivalente (10) è rigidamente collegato, direttamente o indirettamente, alla detta leva 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato da! fatto che i detti estremi (21, 22) di detto cinematismo meccanico sono collegati in serie alla guaina (28) di un sistema frenante di tipo a cavo di Bowden (Figure 10), in cui la detta guaina (28), altrimenti continua, viene tenuta separata dai detti estremi (21, 22), la cui distanza di separazione viene ridotta dall'azione di attivazione del detto cinematismo 11 Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i detti estremi (21,22) di detto cinematismo meccanico (11) sono collegati in serie al cilindro di comando (15) della forza frenante in sistemi frenanti di tipo idraulico (Figure 6 e 11.1), il detto cinematismo (11) essendo installato tra la leva freno (7) e il corpo dei comando del freno (5), ia distanza relativa tra detti estremi (21,22) essendo direttamente proporzionale alla posizione del pistone (14) all'interno di detto cilindro (15) 12. Dispositivo secondo la rivendicazione 8 o 11 caratterizzato dal fatto che il detto sistema di riarmo comprende una parte (6) del corpo del comando del freno (5), o componente equivalente solidale al detto corpo, che esercita una spinta sul detto cinematismo meccanico riportante il detto cinematismo in configurazione passiva quando la leva del freno viene rilasciata sufficientemente dal conducente del veicolo (Figure 4 e 6) 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo comprende una camera di espansione (25) in comunicazione idraulica con l'impianto frenante di tipo idraulico, in cui il detto cinematismo (11) è collegato in serie alla detta camera di espansione, detta camera di espansione comprendente un insieme di cilindro e pistone o un soffietto o equivalente, detta camera di espansione caratterizzata da due estremi (31) la cui posizione relativa determina il volume di liquido contenuto da detta camera di espansione, detti estremi (31) di detta camera di espansione vincolati ai detti estremi di detto cinematismo meccanico (21, 22)