IT202000026846A1 - Dispositivo di comando a manopola, particolarmente per motoveicoli - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo: ?Dispositivo di comando a manopola, particolarmente per motoveicoli?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce in generale a un dispositivo di comando a manopola, particolarmente per motoveicoli.
Pi? specificamente, la presente invenzione riguarda un dispositivo di comando del tipo comprendente
una parte statorica operativamente stazionaria,
un elemento di impugnatura, montato in modo manualmente girevole intorno a un asse rispetto alla parte statorica, e
un rotore, montato in modo girevole intorno all?asse suddetto e atto a essere trascinato dall?elemento di impugnatura in un verso di rotazione contro l?azione di mezzi elastici di contrasto tendenti a richiamare il rotore verso una posizione angolare relativa di riposo.
Dispositivi di questo tipo sono i cosiddetti comandi ?ride by wire?, in cui l?angolo di rotazione di uno dei componenti girevoli del dispositivo di comando viene rilevato da un sensore, che trasmette un corrispondente segnale elettrico a un?unit? di controllo. Tale segnale elettrico permette di controllare componenti del veicolo, ad esempio un comando acceleratore.
Uno scopo della presente invenzione ? di realizzare una configurazione che permetta di riprodurre nel guidatore sensazioni di guida simili a quelle fornite dai sistemi tradizionali con azionamenti meccanici a cavo.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l?invenzione con un dispositivo di comando inizialmente definito, caratterizzato dal fatto che il rotore comprende un profilo di attrito estendentesi lungo un bordo periferico del rotore e avente raggio variabile lungo di esso, il dispositivo comprendendo inoltre
mezzi generatori di feedback, disposti entro la parte statorica e comprendenti un pattino di attrito che impegna il profilo di attrito del rotore ed ? sollecitato radialmente o tangenzialmente verso di esso da secondi mezzi elastici.
I mezzi generatori di feedback permettono, tramite l?applicazione di una forza di attrito variabile sul rotore, di fornire al guidatore la sensazione di guida tipica dei sistemi meccanici a cavo Bowden.
Secondo una preferita forma di realizzazione, detto profilo di attrito comprende un primo punto di profilo corrispondente alla posizione angolare relativa di riposo, e un secondo punto di profilo corrispondente a una seconda posizione angolare relativa del rotore lontana dalla posizione angolare relativa di riposo, in cui detto profilo di attrito presenta un primo raggio in corrispondenza del primo punto di profilo e un secondo raggio in corrispondenza del secondo punto di profilo, il secondo raggio essendo maggiore del primo raggio.
Preferibilmente, detto profilo di attrito presenta raggio crescente dal primo punto di profilo al secondo punto di profilo.
Secondo una forma di realizzazione, la seconda posizione angolare relativa del rotore ? una posizione angolare relativa di finecorsa del rotore.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 ? una vista prospettica di un dispositivo di comando a manopola secondo la presente invenzione;
la figura 2 ? una vista in esploso del dispositivo di comando;
la figura 3 ? un?ulteriore vista in esploso che illustra i componenti del dispositivo assemblati in gruppi funzionali;
le figure 4 e 5 sono viste prospettiche di un gruppo di rilevamento del dispositivo di comando, rappresentato in trasparenza;
la figura 6 ? una vita prospettica e sezionata del dispositivo di comando;
le figure 7 e 8 sono viste in sezione del dispositivo di comando in due differenti posizioni durante la rotazione dell?elemento di impugnatura;
la figura 9 ? un grafico che rappresenta la caratteristica angolo-coppia del dispositivo di comando limitatamente alla zona di corsa positiva; le figure 10 e 11 sono viste prospettiche che illustrano una procedura di rimozione dell?elemento di impugnatura; e
le figure 12 e 13 sono viste in sezione di una variante del dispositivo di comando in due differenti posizioni durante la rotazione dell?elemento di impugnatura.
Nei disegni, con 1 ? complessivamente indicato un dispositivo di comando a manopola. Un tale dispositivo di comando pu? essere in particolare installato sul manubrio di sterzo di un motoveicolo.
Il dispositivo di comando 1 comprende una parte statorica 5 operativamente stazionaria, che nell?esempio illustrato comprende due parti di guscio 5a e 5b, in particolare una parte di guscio inferiore o base 5a e una parte di guscio superiore o coperchio 5b. Le parti di guscio 5a e 5b sono atte ad essere fissate tra loro per definire congiuntamente un foro di supporto 5c per un elemento di impugnatura 7. Come verr? chiarito nel seguito, la parte di guscio inferiore 5a ? atta ad essere fissata in corrispondenza di una parte terminale del manubrio di sterzo di un motoveicolo.
L?elemento di impugnatura 7 ? montato nel foro di supporto 5c, in modo manualmente girevole intorno a un asse x rispetto alla parte statorica 5. L?elemento di impugnatura 7 viene convenzionalmente azionato dal pilota di un motoveicolo per determinare l'alimentazione e la potenza sviluppata dal motore del motoveicolo, secondo un sistema ride by wire.
La parte di guscio inferiore 5a ? realizzata in un sol pezzo, e presenta una fessura di alloggiamento 5d che si estende in una direzione sostanzialmente ortogonale all?asse x. La fessura di alloggiamento 5d presenta un?imboccatura 5e affacciata verso il foro di supporto 5c.
La fessura di alloggiamento 5d ? configurata per ricevere un gruppo di rilevamento 10 di un sensore, ad esempio un sensore magnetico ad effetto Hall, atto ad essere collegato a un?unit? di controllo (non illustrata) per rilevare in modo di per s? noto la posizione angolare dell?elemento di impugnatura 7 e rendere disponibile un segnale indicativo di tale posizione angolare.
Nell?esempio illustrato, l?elemento di impugnatura 7 comprende un corpo tubolare, all?interno del quale ? atta ad essere inserita coassialmente una parte terminale del manubrio di sterzo di un motoveicolo (non illustrata). Un?estremit? prossimale dell?elemento di impugnatura 7 ? inserita all?interno del blocco di comando 3. L?elemento di impugnatura 7 comprende, in corrispondenza della sua estremit? prossimale, una formazione a flangia 7a avente un diametro superiore al diametro del foro di supporto 5c in cui ? inserita l?estremit? prossimale dell?elemento di impugnatura 7. L?elemento di impugnatura 7 comprende inoltre, in corrispondenza della sua estremit? prossimale, una formazione di trascinamento 7b inserita all?interno della parte statorica 5 del dispositivo di comando 1, la cui funzione verr? chiarita in seguito.
Il dispositivo di comando 1 comprende inoltre un rotore 9, montato in modo girevole intorno all?asse x suddetto. Il rotore 9 comprende un corpo di materiale plastico di forma anulare, il quale ? disposto in maniera assialmente vincolata all?interno della parte statorica 5, ma scorrevole in direzione tangenziale. Il rotore 9 comprende una formazione sporgente radialmente 9a che si estende dal corpo del rotore 9 radialmente verso l?interno. La formazione sporgente radialmente 9a del rotore 9 ? atta a essere impegnata dalla formazione di trascinamento 7b dell?elemento di impugnatura 7 per trascinare il rotore 9 in un primo verso di rotazione (senso orario nelle figure 1 e 2 e antiorario nelle figure 7 e 8); tale primo verso ? tipicamente il verso di rotazione in cui si impartisce un comando di accelerazione al motore. Il trascinamento del rotore 9 da parte dell?elemento di impugnatura 7 avviene convenzionalmente contro l?azione di mezzi elastici di contrasto 8 tendenti a richiamare il rotore 9 verso una posizione angolare relativa di riposo (rappresentata in figura 7). Nell?esempio illustrato, i mezzi elastici di contrasto 8 possono essere costituiti ad esempio da una molla elicoidale operante in torsione, avente capi 8a e 8b rispettivamente vincolati al rotore 9 e a un supporto meccanica 20, il quale ? a sua volta vincolato alla parte statorica 5. Naturalmente sono possibili differenti configurazioni per i mezzi elastici di contrasto 8.
Il supporto meccanica 20 ? sostanzialmente un guscio estendentesi secondo uno sviluppo a C e avente opposte estremit? 20a, 20b fissate a scatto alla parte statorica 5, pi? precisamente al guscio inferiore 5a. Il supporto meccanica 20 ? fissato alla parte statorica 5 in una posizione assialmente differente da quella della staffa ad arco di fissaggio 130. Nel corpo del supporto meccanica 20 ? ricavata una sede che accoglie parzialmente il rotore 9.
All?interno di tale sede ? inoltre disposto scorrevole un cursore 11 di materiale plastico, a forma di settore di corona circolare coassiale con il rotore 9. Nella direzione assiale il cursore 11 ? trattenuto fra pareti opposte del supporto meccanica 20. In virt? di tale disposizione il cursore 11 ? anch?esso montato in modo girevole intorno all?asse x. Il cursore 11 ? atto a essere trascinato da una sporgenza di trascinamento 9b del rotore 9, a sua volta trascinato dall?elemento di impugnatura 7 in un secondo verso di rotazione (in senso antiorario secondo le figure 1 e 2), opposto al primo verso di rotazione. Il trascinamento del cursore 11 rispetto al rotore 9, impartito dall?elemento di impugnatura 7, avviene contro mezzi elastici di contrasto 12 tendenti a richiamare il cursore 11 verso una posizione angolare relativa di riposo rispetto al rotore 9. Nell?esempio illustrato tali mezzi elastici di contrasto 12 sono costituiti da una molla elicoidale operante in compressione, avente un capo vincolato al cursore 11 e un altro capo atto a insistere contro una parete del supporto meccanica 20. Naturalmente sono possibili differenti configurazioni per i mezzi elastici di contrasto 12.
L?azionamento dell?elemento di impugnatura 7 nel secondo verso di rotazione pu? essere utilizzato per impartire un comando ausiliario all?unit? di controllo del motoveicolo, differente da un comando di accelerazione. Tale comando ausiliario pu? essere in particolare un comando di disinnesco di un sistema elettronico, quale ad esempio un sistema di cruise control.
Il cursore 11 e la possibilit? di ruotare l?elemento di impugnatura 7 nel secondo verso di rotazione non sono essenziali ai fini dell?invenzione, e possono pertanto essere assenti.
Sul rotore 9 ? convenzionalmente disposto un elemento di localizzazione 9c, ad esempio un magnete permanente, che permette al gruppo di rilevamento 10 installato nella parte statorica 5 di fornire all?unit? di controllo del motoveicolo un segnale indicativo della posizione angolare dell?impugnatura 7 rispetto alla parte statorica 5. In effetti, azionando l?elemento di impugnatura 7 nel primo verso di rotazione, l?elemento di impugnatura 7 trascina con s? il rotore 9. Azionando invece l?elemento di impugnatura 7 nel secondo verso di rotazione, a partire dalla posizione di riposo del rotore 9, l?elemento di impugnatura 7 trascina con s? solamente il rotore 9 e il cursore 11. In entrambi i sensi di rotazione ? sempre il rotore 9 a ruotare con l?elemento di impugnatura 7, permettendo tramite l?elemento di localizzazione 9c di determinare la posizione angolare dell?elemento di impugnatura 7 rispetto alla parte statorica 5. Secondo forme di realizzazione alternative, non illustrate, l?elemento di localizzazione 9c pu? essere disposto in un altro componente rotante diverso dal rotore 9, ma operativamente collegato con il rotore.
Con riferimento in particolare alle figure da 3 a 6, il gruppo di rilevamento 10 comprende convenzionalmente una scheda a circuito stampato 120 per il controllo del gruppo di rilevamento 10, sulla quale ? disposto un elemento sensibile 121 configurato per rilevare l?elemento di localizzazione 9c sul rotore 9. Secondo una forma di realizzazione alternativa, non illustrata, l?elemento sensibile 121 pu? essere un elemento a s? stante sprovvisto di una scheda a circuito stampato. Il gruppo di rilevamento 10 comprende inoltre un contenitore 110 che contiene l?elemento sensibile 121 (insieme con la scheda a circuito stampato 120, se presente) ed ? montato all?interno della parte statorica 5.
La fessura di alloggiamento 5d ricavata nella parte di guscio inferiore 5a ? configurata per ricevere il contenitore 110 del gruppo di rilevamento. In particolare, il contenitore 110 ? inserito a scorrimento nella fessura di alloggiamento 5d attraverso l?imboccatura 5e affacciata verso il foro di supporto 5c.
Nel contenitore 110 del gruppo di rilevamento 10 ? ricavata una fessura di alloggiamento 111 configurata per ricevere la scheda a circuito stampato 120. La fessura di alloggiamento 111 del contenitore 110 si estende in una direzione orientata verso il foro di supporto 5c. In altre parole, la fessura di alloggiamento 111 del contenitore si estende in una direzione ortogonale all?asse x di rotazione dell?elemento di impugnatura 7. Di conseguenza, la scheda a circuito stampato 120 ? disposta in modo da estendersi in una direzione ortogonale all?asse x.
Sul contenitore 110 del gruppo di rilevamento 10, sul lato di questo rivolto verso il foro di montaggio 5c, ? ricavata una porzione di fissaggio ad arco 110a. Tale porzione di fissaggio ad arco 110a ? destinata a essere accoppiabile a una staffa ad arco 130 per il fissaggio del dispositivo di comando a manopola a un manubrio. In particolare, nella porzione di fissaggio ad arco 110a del contenitore 110 del gruppo di rilevamento 10 ? ricavata, su opposte estremit? dell?arco, una coppia di fori 110b, 110c. Nella condizione assemblata del dispositivo, tali fori 110b, 110c sono allineati a rispettivi fori 5f, 5g ricavati nella parte di guscio inferiore 5a della parte statorica 5 e a rispettivi fori 130a, 130b ricavati su estremit? opposte nella staffa ad arco 130. Come si pu? vedere in figura 6, i tre gruppi di fori allineati 5f-110b-130a e 5g-110c-130b sono configurati per ricevere una coppia di viti 301, 302 per il fissaggio del dispositivo di comando a manopola al manubrio.
Con riferimento in particolare alle figure 7 e 8, il rotore 9 comprende un profilo di attrito 9d estendentesi lungo un bordo periferico del rotore 9 e avente raggio variabile lungo di esso. In particolare, il profilo di attrito 9c comprende un primo punto di profilo P0, in corrispondenza del quale il profilo di attrito 9d presenta un primo raggio R0 rispetto all?asse x, e un secondo punto di profilo P1 lontano dal primo punto di profilo P0, e in corrispondenza del quale il profilo di attrito 9d presenta un secondo raggio R1 rispetto all?asse x, tale che il secondo raggio R1 sia maggiore del primo raggio R0. Il profilo di attrito 9d presenta raggio crescente dal primo punto di profilo P0 al secondo punto di profilo P1.
All?interno del contenitore 110 del gruppo di rilevamento 10 sono inoltre disposti mezzi generatori di feedback 140. Tali mezzi servono a fornire al guidatore la sensazione di guida tipica dei sistemi meccanici a cavo Bowden.
I mezzi generatori di feedback 140 comprendono un pattino di attrito 141 che impegna il profilo di attrito 9d del rotore 9 ed ? sollecitato radialmente verso di esso da mezzi elastici di contrasto 142. Nell?esempio illustrato tali mezzi elastici di contrasto 142 sono costituiti da una molla elicoidale operante in compressione, avente un capo vincolato al pattino di attrito 141 e un altro capo atto a insistere contro una parete del contenitore 110. Naturalmente sono possibili differenti configurazioni per i mezzi elastici di contrasto 142.
In particolare, il primo punto di profilo P0 del profilo di attrito 9d corrisponde alla posizione angolare relativa di riposo del rotore 9, e il secondo punto di profilo P1 corrisponde a una seconda posizione angolare relativa del rotore 9 lontana dalla posizione angolare relativa di riposo, ad esempio una posizione angolare relativa di finecorsa del rotore.
Data la geometria e dimensioni del profilo di attrito 9d, durante la rotazione del rotore 9 variare la lunghezza della molla 142 che carica il pattino di attrito 141. In questo modo la forza F1 esercitata dal pattino 141 a fine corsa ? maggiore rispetto a quella, F0, esercitata ad inizio corsa. La forza di attrito applicata sul rotore 9 a fine corsa ? pertanto maggiore di quella applicata a fine corsa. Il risultato, in termini di percezione da parte del guidatore, ? un?isteresi meccanica (differenza fra la coppia di applicazione necessaria a far ruotare la manopola fra corsa di andata e di ritorno) crescente e, nell?esempio illustrato, proporzionale alla corsa angolare, come rappresentato nel grafico di figura 9 che riporta la coppia C applicata sul rotore 9 in funzione della posizione angolare ? di tale rotore.
Nelle figure 12 e 13 ? rappresentata una variante dove il pattino di attrito ? disposto nella parte di guscio inferiore 5a, in posizione disassata rispetto alla verticale passante per l?asse x del rotore (si noti che il verso di rotazione ? invertito rispetto alle figure 7 e 8). In tale variante, il pattino di attrito 141 ? sollecitato tangenzialmente verso il profilo di attrito 9d dai mezzi elastici di contrasto 142.
Con riferimento alle figure 10 e 11 in combinazione con le figure 1-3 e 6, si osserva che l?elemento di impugnatura 7 ? trattenuto nel foro di supporto 5c dalle parti di guscio 5a, 5b. In particolare, sull?elemento di impugnatura ? ricavata una gola 7c, assialmente interposta fra la formazione a flangia 7a e la formazione di trascinamento 7b, la quale ? configurata per essere impegnata da un bordo di ritegno 5h della parte di guscio superiore 5b per trattenere l?elemento di impugnatura 7 nel foro di supporto 5c. In figura 10 ? anche mostrata la parte terminale di un manubrio H sulla quale ? montato il dispositivo di comando a manopola 1, con l?elemento di impugnatura 7 montato coassialmente sulla parte terminale del manubrio H. Come si pu? vedere anche nelle figure 2 e 6, la parte di guscio superiore o coperchio 5b ? fissata direttamente alla parte di guscio inferiore o base 5a per mezzo di viti 303, 304.
Una tale disposizione permette la sostituzione dell?elemento di impugnatura 7 senza smontare il dispositivo di comando a manopola 1 dal manubrio. ? infatti possibile sfilare assialmente lungo il manubrio H l?elemento di impugnatura 7 dopo aver allentato le viti 303 e 304 che fissano il coperchio 5b alla base 5a senza svincolare il dispositivo di comando a manopola 1 dal manubrio H. Il dispositivo di comando a manopola 1 rimane infatti fissato al manubrio H grazie alla porzione di fissaggio ad arco 110a del contenitore 110 e alla staffa di fissaggio ad arco 130 che sono serrate fra loro e in presa sul manubrio H, nonch? fissate alla parte di guscio inferiore o base 5a grazie alle viti di fissaggio 301 e 302.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.
Claims (4)
1. Dispositivo di comando a manopola, particolarmente per motoveicoli, comprendente
una parte statorica (5) operativamente stazionaria,
un elemento di impugnatura (7), montato in modo manualmente girevole intorno a un asse (x) rispetto alla parte statorica (5), e
un rotore (9), montato in modo girevole intorno all?asse suddetto (x) e atto a essere trascinato dall?elemento di impugnatura (7) in un verso di rotazione contro l?azione di mezzi elastici di contrasto (8) tendenti a richiamare il rotore (9) verso una posizione angolare relativa di riposo,
il dispositivo essendo caratterizzato dal fatto che il rotore (9) comprende un profilo di attrito (9d) estendentesi lungo un bordo periferico del rotore (9) e avente raggio variabile lungo di esso, il dispositivo comprendendo inoltre
mezzi generatori di feedback (140), disposti entro la parte statorica (5) e comprendenti un pattino di attrito (141) che impegna il profilo di attrito (9d) del rotore (9) ed ? sollecitato radialmente o tangenzialmente verso di esso da secondi mezzi elastici (142).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto profilo di attrito (9d) comprende un primo punto di profilo (P0) corrispondente alla posizione angolare relativa di riposo, e un secondo punto di profilo (P1) corrispondente a una seconda posizione angolare relativa del rotore (9) lontana dalla posizione angolare relativa di riposo, in cui detto profilo di attrito (9d) presenta un primo raggio (R0) in corrispondenza del primo punto di profilo (P0) e un secondo raggio (R1) in corrispondenza del secondo punto di profilo (P1), il secondo raggio (R1) essendo maggiore del primo raggio (R0).
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui detto profilo di attrito (9d) presenta raggio crescente dal primo punto di profilo (R0) al secondo punto di profilo (R1).
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la seconda posizione angolare relativa del rotore (9) ? una posizione angolare relativa di finecorsa del rotore (9).
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- 2020-11-10 IT IT102020000026846A patent/IT202000026846A1/it unknown
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