IT202100030371A1 - Dispositivo di freno di stazionamento per veicoli - Google Patents

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO DI FRENO DI STAZIONAMENTO PER VEICOLI

DESCRIZIONE

Settore Tecnico dell?Invenzione

La presente invenzione ? relativa ad un dispositivo per effettuare la frenatura di stazionamento per veicoli, in grado di assicurare elevate forze/coppie di frenatura e rapidit? di azionamento.

Tecnica Nota

? noto che, quando un veicolo viene parcheggiato, occorre assicurare che esso non si muova accidentalmente, ad esempio a seguito di forze esterne o, nel caso di parcheggio in corrispondenza di un declivio o rampa inclinata, a causa della forza peso.

Tale funzione viene svolta dal freno di stazionamento, nel passato noto anche come ?freno a mano? in quanto si trattava normalmente di una leva dotata di arpionismo e che veniva azionata manualmente da un utente, la quale metteva in tensione un cavo, che andava ad azionare meccanicamente rispettivi ceppi freno delle ruote di un assale del veicolo, bloccandole in modo da impedirne la rotazione.

Sempre pi? nei veicoli attuali la funzione di freno di stazionamento viene svolta da un dispositivo meccatronico ad inserimento generalmente automatico, a veicolo fermo e motore spento.

Un primo tipo di dispositivo di freno di stazionamento, noto come MOC (Motor On Caliper) consiste in un attuatore elettrico portato direttamente dalla pinza freno e che agisce sulle pastiglie freno, spostandole in una posizione di frenatura. Questo dispositivo ? generalmente costoso e pu? avere ingombri relativamente elevati e non sempre accettabili.

Un secondo tipo di dispositivo di freno di stazionamento, noto come ?cable puller?, comprende un attuatore elettrico lineare, ad esempio del tipo a vite senza fine, che va ad azionare un tirante, il quale a sua volta aziona meccanicamente un dispositivo frenante (pinza o ceppo freno) agente sulle ruote del veicolo.

Il dispositivo frenante, che sia quello normalmente presente sulle ruote del veicolo per essere azionato a veicolo in moto dall?impianto frenante di servizio del veicolo, o che sia un dispositivo frenante aggiuntivo, dedicato solo alla frenatura di stazionamento, presenta necessariamente una corsa di azionamento a due fasi:

? in una prima fase il movimento lineare del tirante recupera i giochi necessariamente presenti a vuoto (cio? in condizione disinserita) tra elemento frenante (ad esempio ceppo freno o pastiglia freno) ed elemento da frenare (ad esempio tamburo o disco freno), in modo da avvicinare il primo fin contro il secondo; in tale fase l?attuatore deve esercitare solo una forza limitata a fronte di una corsa lineare relativamente lunga;

? in una seconda fase, l?attuatore deve premere l?elemento frenante contro l?elemento da frenare con forza crescente, in modo da bloccare per attrito la rotazione dell?elemento da frenare, a fronte di una corsa limitata (5-20 mm). La coppia frenante cos? esercitata si traduce in una forza lineare agente sul tirante, che deve essere contrasta e vinta dall?attuatore.

Questa modalit? di azionamento ? causa, da un lato, di un tempo relativamente lungo di inserimento del dispositivo di freno di stazionamento a causa di una corsa ?a vuoto? relativamente elevata e costringe, dall?altro lato, ad adottare attuatori dimensionati per la forza massima da esercitare sul tirante e, di conseguenza, per la coppia massima da applicare all?elemento frenante. Questo si traduce in un tempo di attesa relativamente lungo (fino ad una decina di secondii) per l?utente prima di poter lasciare il veicolo e in maggiori costi costruttivi, maggiori ingombri e minore efficienza del dispositivo di freno di stazionamento nel suo complesso.

Sintesi dell?Invenzione

Scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo di freno di stazionamento per veicoli, di tipo meccatronico, capace di inserimento automatico, ma privo degli inconvenienti dell?arte nota. ? in particolare uno scopo dell?invenzione quello di realizzare un dispositivo di freno di stazionamento del tipo ?cable puller?, ma che permetta una applicazione rapida della coppia frenante alle ruote veicolo e al contempo sia di costruzione relativamente semplice, e di costo e ingombro contenuti.

In base all?invenzione viene dunque fornito un dispositivo di freno di stazionamento per veicoli avente le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni annesse.

Breve Descrizione dei Disegni

L?invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi non limitativi di attuazione, in cui:

- la figura 1 illustra schematicamente un dispositivo di freno di stazionamento realizzato secondo l?invenzione, dotato di un meccanismo riconfigurabile di trasmissione disposto tra un dispositivo frenante ed un attuatore per lo stesso, il meccanismo riconfigurabile di trasmissione essendo rappresentato in una prima configurazione in cui il dispositivo di freno di stazionamento risulta disinserito;

- le figure 2 e 3 illustrano schematicamente il meccanismo riconfigurabile di trasmissione del dispositivo di freno di stazionamento di figura 1, rappresentato rispettivamente in una seconda ed in una terza configurazione di funzionamento, in cui il dispositivo di freno di stazionamento di figura 1 ? progressivamente inserito;

- le figure 4, 5 e 6 illustrano schematicamente una prima variante del meccanismo riconfigurabile di trasmissione del dispositivo di freno di stazionamento dell?invenzione, illustrato nelle medesime configurazioni di funzionamento di, rispettivamente, figure 1, 2 e 3; - la figura 7 illustra schematicamente ed in forma semplificata una prima forma di realizzazione di un meccanismo di amplificazione di forza applicabile al meccanismo riconfigurabile di trasmissione di figure 1-6 e utilizzabile nel dispositivo di freno di stazionamento secondo l?invenzione;

- le figure 8 e 9 illustrano schematicamente una seconda variante del meccanismo riconfigurabile di trasmissione del dispositivo di freno di stazionamento dell?invenzione, illustrato nelle medesime configurazioni di funzionamento di, rispettivamente, figure 2 e 3;

- le figure 10 e 11 illustrano, rispettivamente, in forma schematica e semplificata, una seconda ed una terza forma di realizzazione di un meccanismo di amplificazione di forza applicabile al meccanismo riconfigurabile di trasmissione utilizzabile nel dispositivo di freno di stazionamento secondo l?invenzione;

- le figure 12 e 13 illustrano schematicamente i componenti di due ulteriori varianti del meccanismo riconfigurabile di trasmissione del dispositivo di freno di stazionamento dell?invenzione; e

- le figure 14 e 15 mostrano mediante rispettivi grafici forza (di bloccaggio) / spostamento (corsa) le prestazioni di funzionamento ottenibili dal dispositivo di freno di stazionamento secondo l?invenzione.

Descrizione Dettagliata

Con riferimento alle figure da 1 a 3, in esse ? indicato nel suo complesso con 1 un dispositivo per effettuare la frenatura di stazionamento di un veicolo, noto e non illustrato per semplicit?.

Il dispositivo di freno di stazionamento 1 ? del tipo comprendente un dispositivo frenante 2 del veicolo, noto, ad esempio una pinza freno, ed un attuatore lineare 3, nel complesso noto, ad esempio elettrico, configurato per azionare il dispositivo frenante 2 attraverso un tirante 4 interposto tra il dispositivo frenante 2 e l?attuatore lineare 3.

Il dispositivo di freno di stazionamento 1 comprende inoltre, secondo un aspetto dell?invenzione, anche un meccanismo di trasmissione del moto 5 inserito meccanicamente in serie sul tirante 4, in modo da suddividere lo stesso in un primo tratto 6 collegato all?attuatore lineare 3 ed in un secondo tratto 7, opposto al primo tratto 6 e collegato al dispositivo frenante 2.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il meccanismo di trasmissione del moto 5 ? configurato per collegare con un rapporto di trasmissione variabile il secondo tratto 7 con il primo tratto 6, in modo che un movimento traslatorio ad una prima velocit? V1 del primo tratto 6, a seguito dell?azionamento dell?attuatore lineare 3, riconfigura automaticamente, nel modo che si vedr?, il meccanismo di trasmissione del moto 5 per variarne il rapporto di trasmissione e provocare un movimento traslatorio del secondo tratto 7 con una seconda velocit? V2 che ? funzione di una forza di reazione R (indicata dalla freccia in figura 1 a fianco del tratto 7 di tirante 4ed anche sul tratto 7stesso) applicata dal dispositivo frenante 2 al secondo tratto 7, man mano che il dispositivo frenante 2 viene inserito o disinserito.

Secondo un aspetto dell?invenzione, la velocit? V1 in fase di inserimento del dispositivo frenante 2 ? identica alla velocit? V2 (quindi il rapporto di trasmissione del meccanismo 5 ? pari ad 1) fino a che la forza di reazione R non raggiunge un valore prefissato. Al superamento di tale valore prefissato o soglia della forza di reazione R, interviene, nel modo che si vedr?, la riconfigurazione del meccanismo 5 di trasmissione del moto, che va progressivamente a variare il suo rapporto di trasmissione rendendolo sempre minore di 1, in modo che la velocit? V2 diventa progressivamente minore di V1 mentre, parallelamente, in base alle note leggi della fisica, cresce la forza esercitata sul tratto 7 del tirante 4 dall?attuatore lineare 3 che contrasta e vince la forza di reazione R.

Secondo un aspetto non secondario dell?invenzione, per conseguire tale risultato, il meccanismo di trasmissione del moto 5 comprende: un supporto 8 stazionario rispetto ai primo e secondo tratto 6,7 del tirante 4; un telaio 9 portato dal supporto 8 scorrevolmente mobile parallelamente al tirante 4; un meccanismo 10 di amplificazione di forza portato dal telaio 9 e che collega meccanicamente tra loro con un rapporto di trasmissione selettivamente variabile il primo tratto 6 ed secondo tratto 7 del tirante 4 per spostare il secondo tratto 7 in conseguenza di un movimento lineare del primo tratto 6; un sistema di innesco 11 configurato per attivare selettivamente il meccanismo di amplificazione di forza 10 per variare il suo rapporto di trasmissione quando la forza di reazione R supera il citato valore prefissato; ed un sistema 12 di scambio di forza tra il supporto stazionario 8 ed il telaio mobile 9, configurato per bloccare lo scorrimento del telaio mobile 9 e renderlo solidale al supporto 8.

Secondo un aspetto dell?invenzione, il meccanismo di amplificazione di forza 10 ? configurato per azionare il sistema di scambio di forza 12, a seguito della attivazione del meccanismo di amplificazione di forza 10 stesso da parte del sistema di innesco 12, e per applicare al secondo tratto 7 del tirante 4, sempre a seguito della attivazione da parte del sistema di innesco 12, una forza progressivamente crescente e sempre maggiore della forza di reazione R.

Inoltre, il meccanismo di amplificazione di forza 10 ed il sistema di scambio di forza 12, quando sono attivati, sono configurati per scaricare sul supporto 8 una parte della forza di reazione R tale che, mentre l?attuatore lineare 3 applica al primo tratto 6 una prima forza F1 sostanzialmente costante, il meccanismo di amplificazione di forza 10 applica al secondo tratto 7 del tirante 4 una seconda forza F2 sempre maggiore della prima forza F1 e della forza di reazione R (F2 ed R sono reazioni ai capi dello stesso tratto di tirante, quindi F2=R).

Secondo le numerose forme di realizzazione alternative illustrate, che verranno ora dettagliatamente descritte, una ad una, il meccanismo di amplificazione di forza 10 comprende una o pi? leve o bielle 18 vincolate in modo articolato al telaio 9 e vincolate a cerniera tra loro e/o con almeno una coppia di pattini 13, 14 alloggiati scorrevoli, nell?esempio non limitativo illustrato, entro rispettive guide 15, 16 ricavate sul/portate dal telaio 9, laddove il primo e secondo tratto 6, 7 del tirante 4 sono vincolati all?almeno una o pi? leve o bielle 18 e/o ai pattini 13,14.

In modo ovvio per i tecnici del ramo, ? chiaro che le guide 15, 16 possono essere sostituita da elementi equivalenti, ad esempio l?accoppiamento scorrevole potrebbe essere realizzato come boccola (o manicotto) scorrevole su elemento cilindrico (comunque di lunghezza limitata).

Nel primo esempio non limitativo di attuazione dell?invenzione schematicamente illustrato in figure 1-3 in tre diverse sue posizioni di funzionamento, il meccanismo di trasmissione del moto 10 comprende un membro o leva triangolare 18a che ? incernierato/a ad una sua prima estremit? 19, costituente il vertice di un triangolo, ad un perno 20 portato solidale dal telaio 9. Una opposta estremit? 21 del membro o leva 18a costituisce un lato di un triangolo, opposto al vertice 19 ed ? incernierata, in corrispondenza dei relativi vertici adiacenti del medesimo triangolo formato dalla leva 18a, con due bielle 18b e 18c rispettivamente incernierate al pattino 13 ed al pattino 14. Il tratto 6 di tirante 4 ? vincolato solidale al pattino 13, mentre il tratto 7 di tirante 4 ? vincolato solidale al pattino 14.

Secondo un aspetto ulteriore dell?invenzione, il sistema di innesco 11 ? configurato per bloccare il meccanismo di amplificazione di forza 10 impedendo ogni rotazione relativa tra le almeno una o pi? leve o bielle 18 ed il telaio 9 fino a che la forza di reazione R supera il citato valore prefissato; al di sotto di tale valore prefissato, l?attuatore lineare 3 (figura 1) trascina di conseguenza il telaio 9 tramite il tratto 6 di tirante 4; il telaio 9, scorrendo rispetto al supporto 8, trascina a sua volta il secondo tratto 7 del tirante 4 mediante il meccanismo di amplificazione di forza 10 bloccato dal sistema di innesco 11 (il meccanismo articolato 10 si comporta infatti, se bloccato, come un sistema rigido di connessione tra i tratti 6 e 7 di tirante 4) e quindi con un rapporto di trasmissione pari ad 1. I pattini 13 e 14 non si muovono lungo le rispettive guide 15,16 (o elementi equivalenti).

Al di sopra di tale valore prefissato della forza di reazione R applicata dal dispositivo frenante 2 al tratto 7 di tirante 4, il moto di scorrimento del telaio 9 rispetto al supporto 7 viene bloccato, come si vedr? (figura 2), e l?attuatore lineare 3 trascina allora il secondo tratto 7 del tirante 4 mediante un movimento relativo del meccanismo di amplificazione di forza 10 rispetto al telaio 9 (figura 3), con un rapporto di trasmissione inferiore ad 1 e progressivamente ridotto (grazie alla geometria adottata per la leva 18a e le bielle 18b e 18c) man mano che la forza di reazione R aumenta in valore.

Nell?esempio non limitativo illustrato in figure 1-3, il sistema di innesco 11 consiste in una molla 22 tarata avente una rigidezza prefissata, inserita entro la guida 16 in modo da contrastare il movimento del pattino 14 verso la guida 15 per trattenere normalmente il pattino 14 nella posizione di figura 1.

Quando la forza di reazione R supera il citato valore prefissato, la forza F2 che il meccanismo 10 deve applicare al tratto 7 di tirante 4 supera la forza di precarico della molla 22, che comincia a comprimersi, permettendo al pattino 14 di muoversi entro la guida 16 per avvicinarsi alla guida 15. Tale movimento ? accompagnato da un analogo movimento di scorrimento nel medesimo verso del pattino 13 nella guida 15, il pattino 13 scorrendo verso l?attuatore lineare 3.

Questo movimento iniziale dei pattini 13, 14 produce la rotazione iniziale della leva 18a intorno al perno 20, che attiva il sistema di scambio di forza 12 bloccando lo scorrimento del telaio 9 (figura 2). A questo punto (figura 3) l?attuatore lineare 3 pu? trascinare il tratto 7 del tirante 4 solo attraverso il movimento del meccanismo di trasmissione del moto 10, il quale ? appunto configurato (dimensionando opportunamente la leva 18a e le bielle 18b e 18c) per ridurre progressivamente il rapporto di trasmissione in modo da applicare al tratto 7 una forza F2 progressivamente crescente, mentre la forza F1 resta sostanzialmente costante.

Nell?esempio non limitativo illustrato in figure 1-3, il sistema di scambio di forza 12 consiste in un arpionismo 23 includente una dentatura 24 ricavata solidale con il supporto 8 ed un incaglio 250 caricato da una molla 25 e vincolato incernierato a bilanciere in corrispondenza di un perno 26 al telaio 9 in modo da cooperare con, o essere vincolato a, il meccanismo di amplificazione di forza 10 per essere impedito da questo ad impegnare la dentatura 24 fin quando la forza di reazione R non supera il citato valore prefissato.

In particolare, nell?esempio di attuazione di figure 1-3, l?arpionismo 23 coopera con la leva 18a del meccanismo 10 per tramite di un braccio 27 ricavato solidale alla estremit? 19 e che sporge radialmente a sbalzo rispetto al perno 20 da banda opposta alla estremit? 21 e per tramite di una corrispondente aletta 28 solidale con l?incaglio 250 e che sporge radialmente a sbalzo rispetto al perno 26 da banda opposta alla dentatura 24.

A dispositivo di freno di stazionamento 1 disattivato e/o nella prima fase iniziale di attivazione dello stesso (figura 1) il braccio 27 poggia contro l?aletta 28 e contrasta l?azione della molla 25 che spinge invece l?incaglio 250 in direzione tale da fargli impegnare la dentatura 24. L?incaglio 250, pertanto, non pu? impegnare la dentatura 24, essendo tenuto fermo dal braccio 27, e il telaio 9 ? cos? libero di scorrere rispetto al supporto 8 parallelamente al tirante 4.

Non appena la forza di reazione R supera il citato valore prefissato, la leva 18a comincia a ruotare verso la guida 16 e il braccio 27 abbandona progressivamente il contatto con l?aletta 28; di conseguenza la molla 25 pu? spingere l?incaglio 250 a impegnare la dentatura 24 (figure 2).

A questo punto, il telaio 9 ? bloccato e non pu? pi? scorrere sul supporto 8 e il meccanismo di trasmissione del moto 10 interviene nel modo descritto in precedenza. La differenza tra le forze F1 (che rimane costante) e F2 (che aumenta progressivamente man mano che l?azionamento dell?attuatore lineare 3 procede e che ? proporzionale alla forza di reazione R applicata dal dispositivo frenante 2 al tratto 7 di tirante 4) viene assorbita dal/si scarica sul supporto 8, attraverso il telaio 9 e l?arpionismo 23 in posizione inserita (figura 3).

? da notare che, proseguendo la corsa di inserimento/attivazione del dispositivo frenante 2, il pattino 13 va oltre la posizione illustrata in figura 3 e raggiunge un fine corsa contro l?estremit? della guida 15 opposta alla guida 16. Durante tale movimento, la biella 18b ruota progressivamente verso la guida 16 superando (come reso evidente dai disegni) un punto morto (non illustrato per semplicit?) corrispondente ad un posizionamento trasversale (sostanzialmente perpendicolare) della biella 18b rispetto al tirante 4. Pertanto, a fine corsa, il meccanismo di trasmissione del moto 10 si trova in una posizione di irreversibilit?, per cui il dispositivo frenante 2 rimane inserito (ovvero sul tratto 7 di tirante 4 rimane applicata una forza F1 pari e opposta alla forza di reazione R) senza che sia pi? necessario lasciare operativo e attivato l?attuatore lineare 3, cio? anche con una forza F1 pari a zero.

In figure 4, 5 e 6 ? illustrata schematicamente una seconda forma di realizzazione 1b del dispositivo di freno di stazionamento dell?invenzione. I dettagli simili od uguali a quelli gi? descritti sono indicati per semplicit? con i medesimi numeri di riferimento.

Il dispositivo 1b ? sostanzialmente identico al dispositivo di freno di stazionamento 1 appena descritto, salvo per il fatto che il sistema di innesco 11 ? sostituito da un sistema di innesco 11b e per il fatto che il sistema di scambio di forza 12 ? costituito da un arpionismo 23b leggermente differente dall?arpionismo 23 gi? descritto.

In particolare, l?arpionismo 23b ? identico all?arpionismo 23 salvo per il fatto che, oltre alla dentatura 24, all?incaglio 250 con la sua aletta 28, alla molla 25 ed al perno di vincolo 26, comprende anche una seconda molla 29 interposta tra l?aletta 28, a cui ? fissata solidale, ed il braccio 27. Questa configurazione ha il vantaggio che il braccio 27 ?spinge? sull?aletta 28 non direttamente, ma attraverso la molla 29, il che permette all?arpionismo 23b di operare correttamente anche nel caso di corse del pattino ?utilizzatore? 14 negative (cio? quando lo stesso si trovi spostato verso l?estremit? della guida 16 opposta alla guida 15).

Viceversa, il sistema di innesco 11b ? leggermente differente dal sistema di innesco 11 gi? descritto, in quanto comprende una molla tarata 22b disposta nella guida 16 in modo opposto alla molla 22 e cooperante con un pattino scorrevole 30, il quale ? vincolato al pattino 14 tramite un accoppiamento a scatto 31. Per il resto, il funzionamento del dispositivo 1b ? identico a quello del dispositivo 1 gi? descritto.

In particolare, l?accoppiamento a scatto 31 ? il dispositivo imputato a rilasciare il pattino 14 al raggiungimento del valore prefissato di R. La molla 22b ha quindi il doppio scopo di:

? Generare il giusto equilibrio di forze interne utili al disimpegno dell?arpione 250 durante il rilascio del freno;

? Riportare il pattino 14 in configurazione iniziale una volta terminata la corsa di rilascio del freno.

Appena la molla 22b permette il movimento del pattino 14, allora, l?incaglio 250 pu? impegnare la dentatura 24; intanto il movimento del pattino 30 ? arrestato da un fine corsa portato dalla guida 16 e l?accoppiamento a scatto 31 si disinserisce di conseguenza, mentre il pattino 14, trascinato dal pattino 13 attraverso la biella 18c prosegue nella sua corsa verso la guida 15 permettendo al dispositivo articolato costituito dalla leva 18a e dalle bielle 18b e 18c di andare progressivamente a fine corsa (figure 4 e 5) facendo attraversare alla biella 18 un punto di singolarit? cinematica (punto morto ? biella 18b perpendicolare al tirante 4) che garantisce la irreversibilit? cinematica del meccanismo 10.

In entrambe le forme di realizzazione descritte, pertanto, il meccanismo 10 con il supporto 8 ed il telaio 9 compongono un cinematismo a due maglie, che ? meglio rappresentato, da solo, nella figura 7.

Le figure 8 e 9 illustrano schematicamente una terza forma di realizzazione possibile 1c del dispositivo di freno di stazionamento dell?invenzione. I dettagli simili of uguali a quelli gi? descritti sono indicati per semplicit? con i medesimi numeri.

Il dispositivo 1c ? identico al dispositivo 1 gi? descritto, salvo per il fatto che il sistema di innesco 11 ? sostituito da un sistema di innesco 11b che oltre alla molla 22 comprende anche una molla tarata di innesco 32, di rigidezza prefissata, la quale ? vincolata ad una sua prima estremit? al telaio 9 e all?estremit? opposta alla estremit? 19 della leva, ma eccentricamente rispetto al perno 20. Quindi, la molla 22 non ?, in realt?, indispensabile per tutte le forme realizzative secondo questa variante.

Nella posizione di partenza dell?innesto del dispositivo frenante 2, il dispositivo 1c si trova nella configurazione rappresentata in figura 8 e la molla 32 impedisce la rotazione della leva o membro 18a, in quanto crea un momento o coppia resistente rispetto al perno di rotazione 20. Quando la forza F1 supera il precarico della molla 32 la coppia resistente da essa creata viene vinta e il meccanismo 10 ?scatta? nella posizione di figura 9, in quanto la molla 32 ruota leggermente superando un punto morto o di singolarit?. Il braccio 27 si stacca/allontana dall?aletta 28, liberandola, e l?incaglio 250 va ad impegnare la dentatura 24 (figura 9). A questo punto il dispositivo 1c funziona in modo identico ai dispositivi 1 e 1b gi? descritti.

In tutti i dispositivi 1, 1b e 1c finora descritti, per disinserire il dispositivo frenante 2 ? sufficiente invertire la direzione di traslazione dell?attuatore lineare 3; infatti, F2, o R sono le forze imposte sul pattino 14, dipendenti solo dalla condizione di serraggio del freno, non dal verso di movimento.

Con riferimento alle figure 10 e 11, in esse sono illustrate schematicamente due diverse forme di realizzazione possibili del meccanismo di amplificazione di forza 10.

La figura 10 illustra un meccanismo di amplificazione di forza 10b in cui il telaio 9 ? provvisto di guide 15 e 16 disposte affiancate, anzich? in serie o ?in tandem? come nei dispositivi di figure 1-9. Entro le guide 15, 16 sono disposti scorrevoli i pattini 13 e 14, collegati rispettivamente al tratto 6 e al tratto 7 del tirante 4, che sono pertanto disposti anch?essi affiancati lateralmente uno all?altro, anzich? allineati lungo una medesima direzione o asse. I pattini 13 e 14 sono collegati tra loro da una leva 33 dotata di una feritoia longitudinale 34 impegnata scorrevolmente da due perni 35 e 36 solidali, rispettivamente, al pattino 13 e al pattino 14. La leva 33 ? inoltre incernierata ad una sua estremit? ad un perno 37 solidale al supporto 8.

La figura 11 illustra un meccanismo di amplificazione di forza 10c in cui il telaio 9 ? provvisto di due guide 38 disposte inclinate tra loro in modo da convergere verso il dispositivo frenante 2 ed alloggianti scorrevoli una coppia di pattini 39 identici. I pattini 39 sono collegati tra loro, a cerniera, da un quadrilatero articolato composto da due coppie di leve o bielle 40b e 40c, le leve o bielle 40b,c essendo incernierate tra loro alle opposte estremit?. La coppia di bielle 40b ? collegata al tratto 6 del tirante 4 e quindi alla forza F1 applicata dall?attuatore 3, mentre la coppia di bielle 40c ? collegata al tratto 7 del tirante 4 e quindi al dispositivo frenante 2 da attivare. I tratti 6 e 7 sono allineati tra loro.

Altre forme di realizzazione sono possibili per il meccanismo di amplificazione di forza 10 descritto e sono ovvie alla persona esperta, per cui non vengono qui descritte in dettaglio pur rimanendo ricomprese nell?invenzione.

Con riferimento alle figure 12 e 13, in esse sono illustrate schematicamente due diverse forme di realizzazione possibili del sistema di scambio di forza 12. I dettagli simili od uguali a quelli gi? descritti sono indicati per semplicit? con i medesimi numeri.

La figura 12 illustra schematicamente un sistema di scambio di forza 12b comprendente un ceppo o cuneo 42 portato dal telaio 9 relativamente mobile rispetto allo stesso contro l?azione di una molla 43; il ceppo o cuneo 42 ? atto ad impegnare il supporto 8 con un accoppiamento di forma, ad esempio, come illustrato non limitativamente in figura 12, tramite un piano inclinato 44 fissato/portato solidale dal supporto 8. Il ceppo o cuneo 42 ? inoltre collegato al meccanismo di amplificazione di forza 10 mediante una squadra rigida 45 portata solidale dal pattino 13.

Nelle fasi iniziali di inserimento del dispositivo di freno di stazionamento dell?invenzione, il cuneo 42 si muove solidalmente al telaio 9, finch? non va ad incastrarsi contro il piano inclinato 44, bloccando lo scorrimento del telaio 9; la molla 43 attutisce l?arresto. In fase di rilascio del dispositivo frenante 2, quando il meccanismo 10 inverte la sua rotazione cinematica, la squadra rigida 45 va ad urtare il cuneo 42 disincastrandolo dal piano inclinato 44.

La figura 13 illustra schematicamente un sistema di scambio di forza 12c simile al sistema 12 gi? descritto, in cui l?arpionismo 23 ? sostituito da un elemento a camma o ?freno ad impuntamento?, 41,avente forma di profilo ellittico, portato incernierato rotante dal telaio 9 e cooperante con il meccanismo di amplificazione di forza 10 (mediante un braccio 27 solidale alla leva o membro 18a e ad un aletta 28 solidale alla camma 41) contro l?azione di una molla 25, per essere impedito di andare a cooperare per attrito o con altro accoppiamento di forza con il supporto 8 fin quando la forza di reazione R non supera il citato valore prefissato. Al superamento del valore prefissato, l?elemento a camma o freno ad impuntamento 41 ruota e si ?incastra? contro il supporto 8, bloccando lo scorrimento relativo del telaio 9 rispetto al supporto 8. Nelle fasi iniziali di inserimento del dispositivo di freno di stazionamento dell?invenzione, il cuneo 42 si muove solidalmente al telaio 9, finch? non va ad incastrarsi contro il piano inclinato 44, bloccando lo scorrimento del telaio 9; la molla 43 attutisce l?arresto. In fase di rilascio del dispositivo frenante 2, quando il meccanismo 10 inverte la sua rotazione cinematica, la squadra rigida 45 va ad urtare il cuneo 42 disincastrandolo dal piano inclinato 44.

Da quanto finora descritto, appare pertanto chiaro che il sistema di innesco 11 consiste in, o comunque comprende un, elemento tarato scelto nel gruppo consistente in: uno o pi? elementi elastici 22,32 aventi rigidezza prefissata; un elemento di bloccaggio/sbloccaggio a scatto 31; loro combinazioni.

L?elemento tarato deve essere inoltre vincolato al, o fare parte del, meccanismo di amplificazione di forza 12.

Similmente, il sistema di scambio di forza 12 ? scelto nel gruppo consistente in: un arpionismo 23 o 23b; una camma 41; un ceppo o cuneo 42 atto ad impegnare il supporto 8 con un accoppiamento di forza; il tutto come precedentemente descritto.

Da quanto descritto ? inoltre chiaro che il meccanismo di amplificazione di forza 10 deve sempre essere accoppiato cinematicamente al sistema di scambio di forza 12 in modo da disimpegnare quest?ultimo dal supporto 8 quando il primo tratto 6 del tirante 4 viene spostato dall?attuatore lineare 3 verso il dispositivo frenante 2 per disinserirlo progressivamente.

? anche chiaro che il meccanismo di amplificazione di forza 10 comprende sempre almeno un elemento articolato (come la biella 18b, le bielle 40b o la leva 33) atto a passare oltre un punto morto subito prima di una posizione di fine corsa dell?attuatore lineare 3 (e del pattino 13 o dei due pattini 39), nella quale il dispositivo frenante 2 ? completamente inserito, in modo da assicurare una irreversibilit? cinematica al meccanismo di amplificazione di forza 10 tale da mantenere il dispositivo frenante 2 inserito anche ad attuatore lineare 3 non attivo.

Secondo una ulteriore caratteristica dell?invenzione, infine, il meccanismo di amplificazione di forza 10 pu? comprendere (figura 12) una molla di taratura 46 sostituibile, disposta sul carico, quindi sul tratto 7, e avente rigidezza prefissata e pu? essere configurato in modo che, a parit? di corsa dell?attuatore lineare 3, un medesimo meccanismo di trasmissione del moto 10 a rapporto di trasmissione variabile pu? operare con un dispositivo frenante 2 avente forze di reazione di entit? diversa semplicemente sostituendo la molla di taratura 46. Tale caratteristica ? illustrata dal grafico di figura 15, in cui ? riportato l?andamento di due curve forza F (la forza F2 ovvero la forza di reazione R) / corsa Y (la corsa disponibile dei pattini ovvero del tratto 7 di tirante 4), indicate rispettivamente con K1 e K2, dove K ? la rigidezza della molla 46.

Come ? evidente, il tratto pi? a sinistra di entrambe le curve ? identico e mostra la corsa di accostamento, eseguita essenzialmente a vuoto a meno delle resistenze opposte dalle mutue interazioni fra i meccanismi (principalmente causate da attriti). Tale corsa vede lo spostamento degli elementi frenanti 2 fino al contatto, ed ? in questo frangente che viene eseguito il recupero dei giochi causati dall?usura del freno.

Il tratto pi? a destra delle curve mostra la corsa di serraggio, eseguita a valle della corsa di accostamento, in cui il dispositivo 1 deve esercitare la forza necessaria a garantire lo stazionamento del veicolo. Come si vede, mediante l?adozione di una molla di taratura 46, si pu? variare la rigidezza complessiva del meccanismo 10 in modo da poter cambiare la pendenza di questa parte di curva senza modificare tutto il dispositivo 1. In altre parole, il dispositivo 1 pu? essere adattato a qualsiasi carico con rigidezza superiore a quella di progetto. Nell?esempio illustrato, la curva K1 rappresenta il comportamento del meccanismo 10 in assenza della molla 46, mentre la curva K2 rappresenta il comportamento del meccanismo 10 in presenza di una molla 46 di rigidezza prefissata K.

Similmente, le curve di figura 14 mostrano come sia possibile ottenere medesime corse di serraggio (?Y) anche in presenza di corse complessive necessarie per attivare il dispositivo frenante 2 sensibilmente diverse, rimanendo in un intervallo prefissato.

I vantaggi connessi con il dispositivo descritto sono evidenti: ? La corsa di accostamento, in cui risiede la capacit? di adattamento ai giochi del meccanismo, varia in funzione della condizione di uso; ? Il comportamento della curva di forza prima dell?inizio della fase di serraggio permette di eseguire tale fase ad elevata velocit?, quindi senza tempi di attesa relativamente lunghi per l?inserimento automatico del dispositivo frenante 2, come nei dispositivi di freno elettronico noti;

? La forza massima F1max richiesta al dispositivo di attuazione 3 ? sensibilmente minore della forza massima F2max esercitata, il che permette di usare attuatori pi? piccoli, meno potenti e meno costosi; ? Il tratto di corsa di serraggio ?? ? di lunghezza costante.

La principale prerogativa dei dispositivi descritti ? quella di riuscire a modificare la propria modalit? operativa comportandosi diversamente in fase di accostamento ed in fase di serraggio. La fase di serraggio in cui ? interessante ottenere rapporti di trasmissione di forza variabili, avviene per mezzo di un meccanismo avente caratteristiche cinematiche prefissate. I meccanismi di trasmissione del moto utilizzabili possono differire solo per le modalit? di passaggio da una modalit? operativa all?altra.

Tutti gli scopi dell?invenzione sono dunque raggiunti.

Claims (10)

R I V E N D I C A Z I O N I

1. Dispositivo (1;1b; 1c) per effettuare la frenatura di stazionamento di un veicolo, del tipo comprendente un dispositivo frenante (2) del veicolo ed un attuatore lineare (3) configurato per azionare il dispositivo frenante attraverso un tirante (4) interposto tra il dispositivo frenante e l?attuatore lineare; caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un meccanismo (5) di trasmissione del moto inserito meccanicamente in serie sul tirante (4), in modo da suddividere lo stesso in un primo tratto (6) collegato all?attuatore lineare (3) ed in un secondo tratto (7), opposto al primo tratto, collegato al dispositivo frenante (2); il meccanismo di trasmissione del moto (5) essendo configurato per collegare con un rapporto di trasmissione variabile il secondo tratto (7) con il primo tratto (6), in modo che un movimento traslatorio ad una prima velocit? (V1) del primo tratto (6), a seguito dell?azionamento dell?attuatore lineare (3), riconfigura il meccanismo di trasmissione del moto (5) per variarne il rapporto di trasmissione e provocare un movimento traslatorio del secondo tratto (7) con una seconda velocit? (V2) che ? funzione di una forza di reazione (R) applicata dal dispositivo frenante (2) al secondo tratto (7), man mano che il dispositivo frenante viene inserito o disinserito.

2. Dispositivo di freno di stazionamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto meccanismo di trasmissione del moto (5) comprende: un supporto (8) stazionario rispetto ai primo e secondo tratto del tirante (4); un telaio (9) portato dal supporto scorrevolmente mobile parallelamente al tirante (4); un meccanismo di amplificazione di forza (10; 10b; 10c) portato dal telaio (9) e che collega meccanicamente tra loro con un rapporto di trasmissione selettivamente variabile il primo e secondo tratto (6,7) del tirante per spostare il secondo tratto (7) in conseguenza di un movimento lineare del primo tratto (6); un sistema di innesco (11;11b) configurato per attivare selettivamente il meccanismo di amplificazione di forza per variare il suo rapporto di trasmissione quando detta forza di reazione (R) supera un valore prefissato; ed un sistema di scambio di forza (12;12b;12c) tra il supporto stazionario (8) ed il telaio mobile (9) configurato per bloccare lo scorrimento del telaio mobile (9) e renderlo solidale al supporto (8); il meccanismo di amplificazione di forza (10; 10b; 10c) essendo configurato per azionare il sistema di scambio di forza (12;12b;12c), a seguito della attivazione del meccanismo di amplificazione di forza stesso da parte del sistema di innesco(11;11b), e per applicare al secondo tratto (7) del tirante, sempre a seguito della attivazione da parte del sistema di innesco, di una forza (F2) progressivamente crescente e sempre maggiore della detta forza di reazione (R).

3. Dispositivo di freno di stazionamento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il meccanismo di amplificazione di forza (10;10b;10c) ed il sistema di scambio di forza (12;12b;12c), quando attivati, sono configurati per scaricare sul supporto (8) una parte della detta forza di reazione (R) tale che, mentre l?attuatore lineare (3) applica al primo tratto (6) una prima forza (F1) sostanzialmente costante, il meccanismo di amplificazione di forza applica al secondo tratto (7) del tirante una seconda forza (F2) sempre maggiore della prima forza e della detta forza di reazione.

4. Dispositivo di freno di stazionamento secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detto meccanismo di amplificazione di forza (10;10b;10c) comprende una o pi? leve o bielle (18) vincolate in modo articolato al telaio (9) e vincolate a cerniera tra loro e/o con almeno una coppia di pattini (13,14; 39) alloggiati scorrevoli entro rispettive guide (15,16; 38) ricavate sul telaio (9); detti primo e secondo tratto (6,7) del tirante essendo vincolati all?almeno una o pi? leve o bielle e/o ai detti pattini.

5. Dispositivo di freno di stazionamento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il sistema di innesco (11;11b) ? configurato per bloccare il meccanismo di amplificazione di forza (10;10b;10c) impedendo ogni rotazione relativa tra le almeno una o pi? leve o bielle (18) ed il telaio (9) fino a che detta forza di reazione (R) supera detto valore prefissato; al di sotto di detto valore prefissato, l?attuatore lineare (3) trascinando il telaio (9), il quale trascina il secondo tratto (7) del tirante mediante il meccanismo di amplificazione di forza bloccato e quindi con un rapporto di trasmissione pari ad 1; e al di sopra di detto valore prefissato l?attuatore lineare (3) trascinando il secondo tratto (7) del tirante, a telaio bloccato, mediante un movimento relativo del meccanismo di amplificazione di forza (10;10b,10c) rispetto al telaio, con un rapporto di trasmissione inferiore ad 1 e progressivamente ridotto man mano che la detta forza di reazione aumenta.

6. Dispositivo di freno di stazionamento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto sistema di innesco (11,11b) consiste in un elemento tarato scelto nel gruppo consistente in: uno o pi? elementi elastici (22,32) aventi rigidezza prefissata; un elemento di bloccaggio/sbloccaggio a scatto (31); detto elemento tarato essendo vincolato a, o facente parte di, detto meccanismo di amplificazione di forza.

7. Dispositivo di freno di stazionamento secondo una delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto che detto sistema di scambio di forza (12;12b;12c) ? scelto nel gruppo consistente in: un arpionismo (23;23b) includente una dentatura (24) ricavata solidale con il supporto (8) ed un incaglio (250) vincolato incernierato a bilanciere al telaio (9) in modo da cooperare con, o essere vincolato a, il meccanismo di amplificazione di forza (10;10b;10c) per essere impedito ad impegnare la dentatura (24) fin quando detta forza di reazione (R) non supera detto valore prefissato; un elemento a camma (41) portato incernierato rotante dal telaio (9) e cooperante con il meccanismo di amplificazione di forza contro l?azione di una molla (25) per essere impedito di andare a cooperare per attrito o con altro accoppiamento di forza con il supporto (8) fin quando detta forza di reazione non supera detto valore prefissato; un ceppo o cuneo (42) portato mobile dal telaio (9) contro l?azione di una molla (43) ed atto ad impegnare il supporto con un accoppiamento di forma, ad esempio tramite un piano inclinato (44), il ceppo o cuneo essendo inoltre collegato al meccanismo di amplificazione di forza mediante una squadra rigida (45).

8. Dispositivo di freno di stazionamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, caratterizzato dal fatto che detto meccanismo di amplificazione di forza (10;1b;10c) ? accoppiato cinematicamente al sistema di scambio di forza in modo da disimpegnare quest?ultimo dal supporto (8) quando il primo tratto (6) del tirante viene spostato dall?attuatore lineare (3) verso il dispositivo frenante (2) per disinserirlo progressivamente.

9. Dispositivo di freno di stazionamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 8, caratterizzato dal fatto che detto meccanismo di amplificazione di forza (10;10b;10c) comprende almeno un elemento articolato (18b) atto a passare oltre un punto morto subito prima di una posizione di fine corsa dell?attuatore lineare (3), nella quale il dispositivo frenante (2) ? completamente inserito, in modo da assicurare una irreversibilit? cinematica al meccanismo di amplificazione di forza tale da mantenere il dispositivo frenante (2) inserito anche ad attuatore lineare non attivo.

10. Dispositivo di freno di stazionamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 9, caratterizzato dal fatto che il meccanismo di amplificazione di forza comprende una molla di taratura (46) sostituibile avente rigidezza prefissata ed essendo configurato in modo che, a parit? di corsa dell?attuatore lineare (3), un medesimo detto meccanismo di trasmissione del moto (5) a rapporto di trasmissione variabile pu? operare con un dispositivo frenante (2) avente forze di reazione di entit? diversa semplicemente sostituendo la molla di taratura.