ITBO980443A1 - Sistema di sterzatura a funzionamento elettrico . - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un sistema di sterzatura a funzionamento elettrico.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un sistema di sterzatura a funzionamento elettrico per il pilotaggio dell'impianto idraulico di sterzatura di navi, macchine movimento terra, macchine asfaltatrici, macchine agricole di grosse dimensioni e similari, a cui la trattazione che segue farà esplicito riferiménto senza per questo perdere in generalità.

Come è noto, i sistemi di sterzatura a funzionamento elettrico attualmente in commercio sono costituiti da un gruppo di sterzatura a funzionamento elettrico e da una centralina elettronica di controllo atta a comandare l'impianto idraulico di sterzatura del veicolo in funzione del segnale elettrico proveniente dal gruppo di sterzatura stesso.

Il gruppo di sterzatura normalmente comprende una scatola di protezione a tenuta stagna, un albero montato girevole attraverso una delle pareti della scatola di protezione tramite l'interposizione di cuscinetti di rotolamento, ed un sensore di posizione dell'albero alloggiato all'interno della scatola di protezione stessa. L'estremità dell'albero che sporge all'esterno della scatola di protezione è predisposta per essere accoppiata ad un volante o similare, mentre il sensore di posizione dell'albero, normalmente costituito da un potenziòmetro collegato all'albero tramite una cascata di ingranaggi, è atto a fornire in uscita un segnale elettrico funzione della posizione angolare dell'albero rispetto ad una posizione di riferimento determinata. Tale segnale comanda poi la citata centralina elettronica di controllo.

Il; gruppo di sterzatura comprende inoltre un dispositivo, frenante per contrastare la rotazione dell'albero attorno al proprio asse longitudinale, ed un canotto di protezione che si estende dalla parete della scatola di protezione coassialmente al citato albero a supporto e parziale copertura della porzione dell'albero che sporge dalla scatola di protezione stessa.

Purtroppo, i sistemi di sterzatura a funzionamento elettrico attualmente in commercio hanno il grosso inconveniente che, in caso di avaria del sensore di posizione dell'albero, la centralina elettronica di controllo dell'impianto idraulico di sterzatura può interpretare il segnale elettrico errato proveniente dal sensore come un segnale di sterzatura, comandando di conseguenza l'impianto idraulico di sterzatura del veicolo .

In·questi casi, il compito di arrestare il veicolo fuori controllo è affidata al conducente che deve attivare, schiacciando un apposito pulsante, la procedura di arresto rapido del veicolo. Nel caso in cui il veicolo si trovi ad operare in spazzi ristretti, i tempi di reazione del conducente possono però essere insufficienti, ed in questo caso il veicolo potrebbe danneggiarsi urtando contro eventuali ostacoli, oppure, cosa ancora più importante, mettere in pericolo l'incolumità delle persone ferme in prossimità della macchina .

Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare un sistema di sterzatura a funzionamento elettrico che offra una sicurezza intrinseca superiore a quella offerta dai sistemi attualmente in commercio.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un sistema di sterzatura a funzionamento elettrico comprendente un gruppo di sterzatura a funzionamento elettrico, ed una unità di controllo atta a pilotare l'impianto di sterzatura di un generico veicolo in funzione di un primo segnale elettrico proveniente dal detto gruppo di sterzatura; il gruppo di sterzatura comprendendo un albero montato girevole attorno ad un proprio asse longitudinale, ed un dispositivo di rilevamento della posizione angolare del detto albero atto a generare in uscita il detto primo segnale elettrico, il quale è indicativo della posizione angolare del detto albero; il sistema di sterzatura essendo caratterizzato dal fatto che il dispositivo di rilevamento del detto gruppo di sterzatura a funzionamento elettrico è atto a fornire contemporaneamente in uscita almeno un secondo segnale elettrico indicativo della posizione angolare del detto albero; il detto secondo segnale elettrico essendo indipendente dal detto primo segnale elettrico.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza, di un sistema di sterzatura a funzionamento elettrico realizzato secondo i dettami della presente invenzione; e

la figura 2 è una vista in esploso di un particolare del sistema di sterzatura illustrato in figura 1.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con 1 è indicato nel suo complesso un sistema di sterzatura a funzionamento elettrico atto a pilotare l'impianto idraulico di sterzatura di navi, macchine movimento terra, macchine agricole, macchine asfaltatrici e similari .

Il sistema di sterzatura 1 a funzionamento elettrico comprende un gruppo di sterzatura 2 a funzionamento elettrico, ed una centralina elettronica 3 di comando atta a pilotare l'impianto idraulico di sterzatura del veicolo in funzione dei segnali elettrici provenienti dal gruppo di sterzatura 2 stesso.

Nell'esempio illustrato, il gruppo di sterzatura 2 è costituito da una unità di sterzatura 4 a funzionamento elettrico e da una colonna di sterzo 5 meccanicamente accoppiate tra loro.

L'unità di sterzatura 4 comprende un scatola di protezione 6 a tenuta stagna, un albero 7 montato girevole attorno al suo asse longitudinale A attraverso una delle pareti della scatola di protezione 6, ed un dispositivo di rilevamento 8 della posizione dell'albero 7, il quale è alloggiato all'interno della scatola di protezione 6 ed è atto a fornire in uscita due segnali elettrici indipendenti, ciascuno dei quali è indicativo della posizione angolare dell'albero 7 rispetto ad una posizione di riferimento determinata.

La centralina elettronica 3 è atta a ricevere in ingresso i due segnali elettrici emessi dal dispositivo di rilevamento 8, ed a pilotare l'impianto idraulico di sterzatura del veicolo in funzione dei due segnali elettrici solamente quando entrambi i citati segnali elettrici indicano la stessa posizione angolare dell'albero 7.

In particolare, la centralina elettronica 3 è atta pilotare l'impianto idraulico in modo tale che ad una variazione della posizione dell'albero 7 corrisponda una variazione della direzione di avanzamento del veicolo quando entrambi i segnali elettrici indicano la stessa posizione angolare dell'albero 7, ed a bloccare immediatamente l'avanzamento del veicolo quando i due segnali elettrici indicano posizioni angolari dell'albero 7 non uguali, oppure uno dei due segnali elettrici viene a mancare.

Con riferimento alla figura 1, la scatola di protezione 6 dell'unità di sterzatura 4 presenta una forma sostanzialmente parallelepipeda, ed è costituita da un contenitore 9 a tazza all'interno del quale si estende l'albero 7, e da un coperchio 10 di chiusura del contenitore 9, attraverso il quale è montata girevole, tramite l'interposizione di cuscinetti di rotolamento 11 di tipo noto, una porzione di estremità 7a dell'albero 7 stesso.

Il dispositivo di rilevamento 8 della posizione dell'albero 7 comprende invece due sensori 12 di rilevamento della posizione angolare dell'albero 7, ciascuno dei quali è collegato meccanicamente all'albero 7 per fornire in uscita un segnale elettrico funzione della posizione angolare dell'albero 7 rispetto ad una posizione di riferimento determinata. Nella fattispecie, l'albero 7 è provvisto di una ruota dentata principale 13 calettata su di una porzione di estremità 7b dell'albero 7 opposta alla porzione di estremità la, mentre ciascun sensore 12 è collegato all'albero 7 tramite una rispettiva ruota dentata secondaria 14 ingranante sulla ruota dentata principale 13.

Con riferimento alle figure 1 e 2, in particolare, il dispositivo di rilevamento 8 della posizione dell'albero 7 comprende, per ciascuna ruota dentata secondaria 14, un rispettivo albero 15 di supporto che si estende parallelamente all'albero 7, porta calettata ad una propria estremità la corrispondente ruota dentata secondaria 14, ed è montato girevole attorno al proprio asse longitudinale B attraverso una piastra di supporto 16 affacciata alla ruota dentata principale 13. Tale piastra di supporto 16 è perpendicolare all'albero 7, ed è fissata al coperchio 10 della scatola di protezione 6 tramite,due staffe 17 che si estendono dalla superficie del coperchio 10, da bande opposte dell'albero 7.

Ciascun sensore 12 è fissato sulla piastra di supporto 16 in modo tale da risultare accoppiato all'estremità dell'albero 15 disposta dalla parte opposta della ruota dentata secondaria 14 rispetto alla piastra di supporto 16, e fornisce quindi in uscita un segnale, elettrico indicativo della posizione angolare dell'albero 15, ovvero della ruota dentata secondaria 14, rispetto ad una posizione di riferimento determinata; la posizione angolare dell'albero 15 essendo ovviamente funzione della posizione dell'albero 7. Nell'esempio illustrato, il sensore 12 è costituito da un potenziometro circolare di tipo noto.

Con riferimento alla figura 1, lungo l'albero 7 tra la ruota dentata principale 13 ed il coperchio 10 della scatola<' >di protezione 6, l'unità di sterzatura 4 comprende infine un dispositivo frenante 18 di tipo noto accoppiato all'albero 7 per contrastare la rotazione dell'albero 7 stesso attorno al suo asse longitudinale A, ed un perno 19 di sicurezza estendentesi radialmente dalla superficie laterale dell'albero 7 per impedire la rotazione completa dell'albero 7 attorno al proprio asse longitudinale A ed evitare quindi il danneggiamento dei sensori 12. Nella fattispecie, una delle due staffe 17 è provvista di un risalto 20 sporgente verso l'albero 7, ed il perno 19 è atto a disporsi in battuta su tale risalto 20 a seguito della rotazione dell'albero 7 attorno al proprio asse longitudinale A. Ovviamente tale risalto 20 è dimensionabile in modo tale da limitare la rotazione dell'albero 7 ad un angolo a determinato inferiore a 360°.

Il dispositivo frenante 18 comprende invece due ganasce fissate ad una delle due staffe 17 in modo tale da abbracciare l'albero 7, ed una vite di serraggio atta ad avvicinare tra loro le due ganasce schiacciandole sull'albero 7 così da ostacolare la rotazione dell'albero 7 attorno al suo asse longitudinale A.

Con riferimento alla figura 1, nell'esempio illustrato la colonna di sterzo 5 comprende invece un cannotto 22 esterno presentante ad una propria estremità una flangia 23 fissabile tramite viti di bloccaggio 24 al coperchio 10, ed un albero 25 montato girevole all'interno del cannotto 22 tramite l'interposizione di cuscinetti di rotolamento 26 di tipo noto.

Tale albero 25 presenta una prima porzione di estremità 25a che sporge dal cannotto 22 dalla parte opposta della flangia 23, ed è conformata in modo tale da essere accoppiata ad un volante (non illustrato) o similare, ed una seconda porzione di estremità 25b che sporge parzialmente dal cannotto 22 al centro della flangia 23, ed è atta ad essere collegata tramite un accoppiamento meccanico alla porzione di estremità 7a dell'albero 7 montata girevole nel coperchio 10. Nella fattispecie, la porzione di estremità 25b presenta un profilo scanalato ed è atta ad impegnare un corrispondente foro scanalato 27 estendentesi nella porzione di estremità la dell'albero 7, coassialmente all'asse longitudinale A. Ovviamente sono possibili altri tipi di accoppiamento tra l'albero 7 dell'unità di sterzatura 4 e l'albero 25 della colonna di sterzo 5.

Secondo una variante non illustrata, la colonna di sterzo 5 è suddivisa in due porzioni collegate tra loro tramite giunti, in modo da poter regolare l'inclinazione del volante rispetto all'asse longitudinale A.

Il funzionamento del sistema di sterzatura 1 è facilmente desumibile da quanto sopra descritto e non necessita quindi di ulteriori spiegazioni.

È ovvio che il sistema di sterzatura 1 a funzionamento elettrico, in cui il gruppo di sterzatura 2 fornisce in uscita due segnali elettrici indipendenti, ciascuno dei quali è indicativo della posizione angolare dell'albero 7, ed in cui la centralina elettronica 3 pilota l'impianto idraulico di sterzatura del veicolo solamente se i due segnali elettrici indicano la stessa posizione angolare dell'albero 7, offre una sicurezza intrinseca sensibilmente superiore. In questo caso infatti la rottura di uno dei due sensori 10 provoca l'immediato arresto del veicolo indipendentemente dall'intervento o meno del conducente, evitando quindi di mettere in pericolo l'incolumità di cose e/o persone.

Un ulteriore vantaggio del sistema di sterzatura 1 deriva dal fatto che il gruppo di sterzatura 2 è realizzato in due parti separate (l'unità di sterzatura 4 e la colonna di sterzo 5), permettendo al produttore di sistemi di sterzatura a funzionamento elettrico di razionalizzare la propria produzione con apprezzabili vantaggi economici. Contrariamente a quanto avviene attualmente, il produttore può infatti produrre ora un unico modello di unità di sterzatura 4, al quale viene, di volta in volta, accoppiata una colonna di sterzo 5 specifica per il tipo di veicolo da equipaggiare: al variare della posizione dell'unità di sterzatura 4 sul veicolo varia infatti la lunghezza complessiva della colonna di sterzo 5.

Risulta infine chiaro che al sistema di sterzatura 1 a funzionamento elettrico qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (10)

1. R IV E N D ICA Z IO N I 1. Sistema di sterzatura (1) a funzionamento elettrico comprendente un gruppo di sterzatura (2) a funzionamento elettrico, ed una unità di controllo (3) atta a pilotare l'impianto di sterzatura di un generico veicolo in funzione di un primo segnale elettrico proveniente dal detto gruppo di sterzatura (2); il gruppo di sterzatura (2) comprendendo un albero {7, 25) montato girevole -.attorno ad un proprio asse longitudinale (A), ed un dispositivo di rilevamento (8) della posizione angolare del detto albero (7, 25) atto a generare in uscita'Tl detto primo segnale elettrico, il quale è indicativo della posizione angolare del detto albero (7, 25); il sistema di sterzatura (1) essendo caratterizzato dal fatto che il dispositivo di rilevamento (8) del detto gruppo di sterzatura (2) a funzionamento elettrico è atto a fornire contemporaneamente in uscita almeno un secondo segnale elettrico indicativo della posizione angolare del detto albero (7, 25); il detto secondo segnale elettrico 'essendo indipendente dal detto primo segnale elettrico.
2. 2. Sistema di sterzatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo di rilevamento (8) comprende almeno due distinti sensori di posizione (12) accoppiati al detto albero {7, 25); i detti due sensori di posizione (12) essendo atti a fornire in uscita rispettivamente il detto primo ed il detto secondo segnale elettrico indicativo della posizione angolare dell'albero (7, 25).
3. 3. Sistema di sterzatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo di rilevamento (8) comprende una ruota dentata principale (13) calettata sul detto albero (7, 25), e due ruote dentate secondarie (14) ingrananti sulla detta ruota dentata principale (13); ciascun sensore di posizione (12) essendo meccanicamente accoppiato ad una rispettiva detta ruota dentata secondaria (14).
4. 4. Sistema di sterzatura secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il detto gruppo di sterzatura (2) comprende un dispositivo frenante (18) il quale è accoppiato all'albero (7, 25) per contrastare la rotazione dell'albero (7, 25) stesso attorno al suo asse longitudinale (A).
5. 5. Sistema di sterzatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto gruppo di sterzatura (2) comprende una scatola di protezione (6) all'interno della quale è montata girevole almeno una porzione (7) del detto albero (7, 25); il detto dispositivo di rilevamento (8) essendo alloggiato all'interno della detta scatola di protezione (8).
6. 6. Sistema di sterzatura secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo frenante (18) è alloggiato all'interno della detta scatola di protezione (6).
7. 7. Sistema di sterzatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto che almeno uno dei detti due sensori di posizione (12) è un potenziometro (12).
8. 8. Sistema di sterzatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta unità di controllo (3) è atta a ricevere in ingresso il detto primo ed il detto secondo segnale elettrico, ed a pilotare il detto impianto di sterzatura del veicolo in funzione del primo e secondo segnale elettrico solamente se la posizione angolare del albero (7, 25) indicata dal detto primo segnale elettrico è sostanzialmente coincidente con la posizione angolare dell'albero (7, 25) indicata dal detto secondo segnale elettrico.
9. 9. Sistema di sterzatura secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la detta unità di controllo (3) è atta a comandare l'arresto immediato del veicolo qualora il detto primo ed il detto secondo segnale elettrice indichino posizioni angolari dell'albero (7, 25) diverse, oppure uno qualsiasi dei detti primo e secondo segnale elettrico viene a mancare.
10. 10. Sistema di sterzatura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto gruppo di sterzatura (2) è costituito da una unità di sterzatura (4) a funzionamento elettrico e da una colonna di sterzo (5) meccanicamente accoppiate tra loro.