ITBO990617A1 - Dispositivo di comandi per veicoli , in particolare per veicoli agricoli . - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

del brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di comando per veicoli, in particolare per veicoli agricoli .

Entrando più nel dettaglio, possiamo affermare che la presente invenzione è relativa ad un dispositivo di comando di una frizione per trasmettere una coppia ad una presa di forza di un veicolo agricolo, per esempio un trattore agricolo, cui la presente trattazione farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità. Pertanto, è ovvio per l'uomo dell'arte che è possibile applicare il dispositivo di comando oggetto della presente invenzione per l'azionamento di un qualsiasi attuatore o per dare inizio a qualsivoglia operazione .

Generalmente, un veicolo agricolo è provvisto di una presa di forza, che può essere attivata o disattivata per mezzo di una frizione, la quale viene innestata o disinserita per mezzo di un dispositivo di comando.

Per esempio, nella domanda di brevetto italiano B098A000121 il comando di una frizione viene azionato da una leva che può essere spostata dall'operatore da una posizione di riposo ad una posizione di innesto. La leva è guidata durante il suo percorso da una scanalatura provvista di due fori circolari in corrispondenza della suddette due posizioni estreme. Inoltre, i due fori circolari presentano diametri diversi. In particolare, il foro corrispondente alla posizione di riposo ha un diametro maggiore di quello corrispondente alla posizione di innesto. Difatti la leva è provvista di un elemento di bloccaggio, sollecitato da mezzi elastici, comprendente una prima porzione cilindrica ed una seconda porzione troncoconica. La prima porzione cilindrica è atta ad impegnarsi nel foro corrispondente alla posizione di riposo, mentre nella posizione di innesto la seconda porzione troncoconica s'impegna automaticamente con la relativa sede per effetto delle forze elastiche stesse. L'operatore, per passare dalla posizione di riposo a quella di innesto, deve sollevare l'elemento di bloccaggio per cominciare a muovere la leva. Durante la corsa lungo la scanalatura l'operatóre può anche lasciare l'elemento di bloccaggio ancor prima di raggiungere la posizione di innesto, in quanto tale elemento di bloccaggio è atto a strisciare, per effetto delle forze in gioco, lungo la guida stessa, pronto ad impegnarsi automaticamente nella posizione di innesto.

Questo dispositivo di comando, pur avendo rappresentato un progresso rispetto a quelli presenti al momento del suo concepimento, ha rivelato durante la sua utilizzazione pratica alcuni svantaggi che possono invece essere ovviati tramite il dispositivo di comando oggetto della presente invenzione.

In particolare, gli inconvenienti fondamentali riscontrati nel dispositivo di comando del tipo descritto nella domanda di brevetto italiano B098A000121 sono i seguenti :

(a) impossibilità di garantire l'innesto totale della frizione, se non facendo in modo che la leva abbia a disposizione un certo angolo di escursione in surplus rispetto a quello normale, surplus che tenga conto dei cedimenti del cavetto flessibile e di altri organi;

(b) scarsa sensibilità della leva durante l'innesto causata dai molti attriti radenti a cui e soggetto questo comando; ed infine

(c) picco di carico sulla leva che si sviluppa al momento del disinnesto della frizione qualora l'operatore non disimpegni contemporaneamente la porzione troncoconica dell'elemento di bloccaggio dalla rispettiva sede; tale picco di carico, che può anche essere responsabile della rottura del cavetto, non è controllabile nella sua variazione in quanto fortemente dipendente dagli attriti esistenti tra la porzione troncoconica e la rispettiva sede.

Scopo della presente invenzione è quindi quello di realizzare un dispositivo di comando per veicoli, in particolare per veicoli agricoli, esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Secondo la presente invenzione viene realizzato, pertanto, un dispositivo di comando per veicoli, in particolare per veicoli agricoli, dispositivo comprendente una leva di comando e mezzi di guida in cui la leva può muoversi sotto l'azione di un operatore per portarsi da una prima posizione di riposo ad una seconda posizione di innesto; dispositivo caratterizzato dal fatto che la leva è sottoposta inoltre all'azione di mezzi elastici atti a portare la leva nella prima posizione di riposo se la leva viene rilasciata dall'operatore prima di raggiungere un determinato punto dei mezzi di guida, i mezzi elastici essendo inoltre atti a portare la leva nella seconda posizione di innesto se la leva viene rilasciata dall'operatore dopo aver superato quel determinato punto.

Una prima caratteristica fondamentale del dispositivo di comando oggetto della presente invenzione consiste nel fatto che, variando la geometria di alcuni componenti del meccanismo, è possibile cambiare di conseguenza, sia l'intensità iniziale del momento di contrasto esercitato dalla guida stessa, sia la legge di variazione di tale momento di contrasto lungo il percorso effettuato dalla leva tra una prima posizione di riposo ed una seconda posizione di innesto. Se occorre, adottando una particolare geometria della guida è possibile mantenere il momento di contrasto della guida sostanzialmente costante lungo l'intera escursione angolare della leva di comando.

La mano dell'operatore diviene pertanto sensibile all'azione meccanica che si sta compiendo sulla frizione. In altre parole, la resistenza opposta dalla frizione è come se venisse rinviata, istante per istante, sulla mano dell'operatore, il quale può avere pertanto un controllo completo sull'ingranamento della frizione stessa.

Un'ulteriore caratteristica fondamentale di questo dispositivo di comando consiste nel fatto che, durante il suo uso, si ha una riduzione del campo di naturale stabilità alla rotazione spontanea della leva, stabilità dovuta principalmente agli attriti esistenti tra la leva ed i mezzi di guida atti ad accompagnare la leva lungo un prestabilito percorso. Grazie all'uso di un rullino folle sulla leva ed in contatto di solo rotolamento con la guida è possibile ridurre gli attriti in maniera tale che se, per qualsiasi ragione, l'operatore lascia la leva prima di aver raggiunto un determinato punto del percorso, tale leva viene obbligata dai momenti in gioco a tornare nella posizione di riposo, mentre se l'operatore lascia la leva dopo che quest'ultima ha superato il citato punto del percorso la leva raggiunge spontaneamente un punto finale di equilibrio, in cui l'operatore ha la certezza che è stato effettuato l"'innesto completo del comando, per esempio della frizione di una presa di forza.

Per effetto dell'azione della molla il rullino resta sempre premuto sulla parte profilata del settore. In tal modo scaturiscono delle forze dipendenti dall'inclinazione stessa della rampa che aiutano il rotolamento del rullino appena prima ed appena dopo un determinato punto del percorso.

Il dispositivo di comando oggetto della presente invenzione può trovare un valido impiego, per esempio, nell' apparecchiatura servoassistita idraulicamente descritta nella citata domanda di brevetto italiano BO98A000121, il cui contenuto deve essere considerato parte integrale della presente spiegazione. Si ricorda che .nell'apparecchiatura descritta e rivendicata nella domanda di brevetto italiano B098A000121 il circuito idraulico impiegato è del tipo ad inseguimento ed offre, pertanto, la possibilità di una modulazione precisa e sicura dell'azione di inserimento della frizione. Durante l'azionamento del dispositivo oggetto della presente invenzione l'operatore ha la sensazione di poter modulare a piacimento l'inserimento della frizione con uno sforzo ergonomicamente appropriato. Inoltre, grazie all'azione del citato rullino montato folle sulla leva, è quasi inesistente la possibilità di avere inceppamenti lungo il percorso guidato tra la posizione di riposo e quella di innesto. Come è stato già detto, il presente dispositivo permette, nel caso in cui per qualsiasi ragione la leva venga abbandonata dall'operatore prima del completo innesto della frizione, il ritorno spontaneo della leva nella posizione di riposo, evitando in tal modo un possibile conseguente deterioramento della frizione.

Una volta raggiunta la posizione di innesto, e dopo che la mano dell'operatore ha lasciato la leva, il presente dispositivo permette di mantenere con sicurezza tale posizione di innesto rendendo disponibile inoltre un campo potenziale di variazione in cui possono essere accolti eventuali errori di fasatura delle leve, errori di registrazione ed eventuali incrementi delle lunghezze dovuti all'assestamento del cavetto flessibile che collega la leva alla parte idraulica dell'apparecchiatura.

Inoltre, se l'operatore spegne il motore viene anche a mancare la pressione nel circuito idraulico. In questo caso, se la presa di forza è inserita, il carico di ritorno del cavetto aumenta producendo un momento destabilizzante superiore a quello stabilizzante di innesto, riportando la leva nella posizione iniziale di riposo, proprio come succede nell'apparecchiatura descritta nella domanda di brevetto italiano B098A000121.

Tra l'altro, nella posizione di riposo la leva impegna vantaggiosamente una cava laterale per evitare innesti accidentali della frizione.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

- la figura 1 illustra una vista laterale di una prima forma di attuazione del dispositivo di comando oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 mostra una pianta del dispositivo di figura 1;

- la figura 3 illustra una vista laterale di una seconda forma di attuazione del dispositivo di comando oggetto della presente invenzione;

- la figura 4 mostra una pianta del dispositivo di figura 3;

- la figura 5 illustra una prima forma di attuazione di una guida per una leva di comando appartenente ad un qualsiasi dispositivo di comando illustrato nelle figure 1-4;

- la figura 6 mostra una seconda forma di attuazione di una guida per una leva di comando appartenente ad un qualsiasi dispositivo di comando illustrato nelle figure 1-4;

- la figura 7 rappresenta il dettaglio S ingrandito di figura 6;

- la figura 8 mostra un esploso di una terza forma di attuazione del dispositivo oggetto della presente invenzione ;

- la figura 9a illustra un complessivo dell''esploso di figura 8, mentre la figura 9b illustra un particolare K della figura 9a;

- la figura 10 illustra dei diagrammi dei momenti relativi alla prima forma di attuazione illustrata nelle figure 1, 2 che utilizza la guida di figura 5; ed infine - la figura 11 mostra dei diagrammi dei momenti relativi ad una quarta forma di attuazione (non rappresentata) che utilizza la guida di figura 6.

In figura 1 con 1 si è indicato, nel suo complesso, un dispositivo di comando atto ad inserire, per esempio, una frizione (non illustrata) di una presa di forza di un trattore (non rappresentato). Tale dispositivo 1 comprende una leva 2, eventualmente provvista di un pomello 3, il quale consente una migliore presa sulla leva 2 della mano di un operatore (non mostrato). Dalla parte opposta rispetto al pomello 3 la leva 2 presenta una forcella 4 ad essa solidale. Tale forcella 4 è incernierata, tramite una coppia di cerniere 4a, ad un mozzo 5 secondo un asse A sostanzialmente perpendicolare ad un asse B di simmetria longitudinale della leva 2. Come mostrato in maggior dettaglio in figura 2, tra il mozzo 5 ed un alberino 6 di sostegno solidale al telaio T è interposto un cuscinetto a rullini 7 in modo da ridurre gli attriti tra il mozzo 5 ed il relativo alberino 6 di sostegno. Sempre con riferimento alla figura 2, si. può notare che tra il mozzo 5 ed il telaio T è posto un elemento distanziatore 8 a forma di disco provvisto di un foro passante. Inoltre, per impedire lo scorrimento del mozzo 5 lungo un asse C di rotazione del mozzo 5 stesso, viene utilizzato un anello di arresto 8a posto in corrispondenza di una estremità libera 6a dell'alberino 6. Dal punto di vista cinematico la forcella 4 solidale alla leva 2 ed il mozzo 5 si comportano come un giunto cardanico, consentendo delle rotazioni della leva 2 stessa sia intorno all'asse A, che intorno all'asse C.

L'insieme costituito dall'asta 2 e dalla forcella 4 presenta inoltre un elemento aggettante 9 (figura 2) a cui è imperniata una bielletta 10. Il collegamento fra l'elemento aggettante 9 e la bielletta 10 viene effettuato in corrispondenza di una prima estremità 10a della bielletta 10 stessa. Una seconda estremità 10b della bielletta 10 è sottoposta all'azione elastica di una molla 11 fissata al telaio T. Per impedire lo sfilamento dell'estremità 10a della bielletta 10 dall'elemento aggettante 9 è previsto inoltre un anello di arresto 11a.

A completamento del meccanismo, solidalmente al mozzo 5 è prevista una asta 12 che, per comodità di rappresentazione, è visibile soltanto in figura 1. Ad un occhiello 12a ricavato sull'asta 12 è collegato un cavetto 13, per esempio di tipo Bowden, atto ad azionare una frizione (non mostrata).

Sulla leva 2 è inoltre montato folle un rullino 14 la cui superficie esterna si appoggia, per effetto dell'azione della molla 11, sulle rampe 15a e 15b di un scanalatura 16 ricavata su una guida 17 (figura 5, 6). Come mostrato in figura 1, la guida 17 è a forma di settore cilindrico.

Come illustrato nelle figure 5, 6, in cui sono rappresentate due guide 17 alternative l'una all'altra, le due rampe 15a, 15b definiscono un percorso Z del rullino 14, e quindi, di conseguènza, della leva 2 su cui tale rullino 14 è folle. Inoltre, le due rampe 15a, 15b sono divise tra di loro da una cuspide P.

Il meccanismo è predisposto in maniera tale che la molla 11 fornisce dei momenti antiorari (figura 1) quando il rullino 14 si trova a contatto della rampa 15a, mentre produce dei momenti orari quando il citato rullino 14 si appoggia sulla rampa 15b. In altre parole, in corrispondenza della cuspide P di passaggio dalla rampa 15a alla rampa 15b, e viceversa, si trova il punto morto della molla 11, e di conseguenza proprio in P avviene una brusca inversione del segno dei momenti prodotti da tale molla 11 (vedi ad esempio figura 10c).

La mano dell'operatore spinge la leva 2 lungo il percorso Z facendo passare il rullino 14 da una prima posizione di riposo R ad una seconda posizione di innesto I. La posizione di riposo R, in particolare, si trova prima dell'inizio del ramo 15a in una cava laterale 18 prevista per evitare innesti accidentali. La posizione di innesto I, invece, si trova in un punto del ramo 15b. Tale posizione d'innesto I, come si vedrà meglio in seguito, è determinata dalle particolari condizioni dinamiche presenti a valle del dispositivo 1.

Come mostrato nel diagramma di figura 10c, il momento Mm prodotto dalla molla 11 sulla leva 2 ha senso antiorario lungo il ramo 15a definito dall'escursione angolare γν, ha valore massimo quando il rullino 14 occupa la posizione di riposo R e scende fino ad un valore nullo quando la leva 2 si trova nella posizione definita dalla cuspide P, cioè nella posizione di punto morto della molla 11. Dalla cuspide P in poi, cioè sul ramo 15b, il rullino 14 è costretto dalla mano dell'operatore a percorrere l'escursione angolare yu ed il momento Mm prodotto dalla molla 11 ricomincia a salire linearmente in valore assoluto, ma cambiando di segno (figura 10c).

Pertanto, come mostrato in figura 1, durante l'escursione angolare yn+yv la molla 11 produce un momento Mm che si somma al momento Mr prodotto dalla forza resistente Fr sull'asta 12 (figura 10a). Ciò contribuisce alla stabilità del sistema. Tale momento Mr è dato evidentemente dal prodotto della forza Fr per un braccio che varia in funzione della posizione spaziale dell'asta 12. Se per comodità di calcolo si considera questo braccio costante per tutte le configurazioni del sistema si ottiene il grafico del momento Mr mostrato in figura IOa .

Al contrario, lungo l'escursione angolare yu la molla 11 produce un momento Mm che si oppone al momento Mr prodotto dalla forza resistente Fr sull'asta 12 solidale al mozzo 5.

Come vedremo meglio in seguito, questo fatto fa sì che, se l'operatore lascia la leva 2 quando tale leva 2 sta percorrendo la rampa 15a, per effetto del gioco dei momenti Mm ed Mr il rullino 14 e la leva 2 vengono riportati nella posizione di riposo R, mentre se l'operatore lascia la stessa leva 2 in un punto qualsiasi della parte di percorso Z effettuato dal rullino 14 sulle rampa 15b, tale rullino 14 e l'asta 2 si posizioneranno nella posizione di innesto I completo, punto d'innesto determinato essenzialmente dall'azione dei meccanismi che sono posti a valle dell'asta 12.

Quindi, mentre la posizione di riposo R è determinata una volta per tutte e corrisponde a quando il rullino 14 è inserito nella cava 18, la posizione di innesto I completo può variare nel tempo in funzione, per esempio dell'usura dei meccanismi posti a valle dell'asta 12.

Difatti, è evidente che la forza Fr è dovuta alla presenza delle attrezzature meccaniche presenti a valle dell'asta 12, come per esempio il cavetto 13, la frizione (non illustrata ) ecc.

Come si evince dall'osservazione di figura 2, per l'equilibrio dei momenti sul piano contenente tale figura 2, si ha:

Dove Fra è la forza prodotta dalla molla 11, b è la distanza di un asse D di simmetria longitudinale della bìelletta 10 e della molla 11 dall'asse B di simmetria longitudinale della leva 2 nella posizione di punto morto della molla 11. Inoltre, la forza Fs rappresenta la forza di reazione con cui la leva 2 ed il relativo rullino 14 sono premuti contro le rampe 15a, 15b. In particolare,la forza Fs rappresenta la forza con cui il rullino 14 è premuto sul punto P del percorso Z. Inoltre, con r si è chiamato il raggio di curvatura della guida 17 proiettata sul piano contenente la figura 1.

L'angolo γη è l'angolo che la leva 2 deve compiere affinché il rullino 14 si sposti dalla posizione di riposo R uscendo dalla cava laterale 1. Pertanto, dopo aver percorso l'angolo γη, il rullino 14 si appoggerà sul punto 0 (figure 5-7) di inizio della rampa 15a inferiore. Come si evince dall'osservazione di figura 7, la retta E perpendicolare alla rampa 15a si trova a passare anche per il centro Q" del rullino 14. In altre parole γη è l'angolo necessàrio perché abbia inizio il rotolamento del rullino 14 sulla rampa 15a inferiore.

Per le ragioni anzidette esiste la seguente semplice relazione trigonometrica:

Dove con a si è chiamata l'inclinazione costante della rampa 15a inferiore, mentre con ri è stato designato il raggio del rullino 14, ed r è sempre il raggio di curvatura della guida 17 se proiettata sul piano di figura 1 (vedi anche figura 2).

Sia detto per inciso che (ri (1-senα)) rappresenta il valore dell'innalzamento del centro Q' del rullino 14 quando quest'ultimo viene spostato dalla posizione di riposo R a quella di inizio della rampa 15a (punto O; figura 7).

Per una guida 17 del tipo rappresentato in figura 6, nel punto 0 l'angolo a è uguale a zero per cui è valida la seguente relazione trigonometrica derivata dalla relazione (2):

Durante l'escursione γν+yu della leva 2 il rullino 14 rotola dapprima lungo la rampa 15a inferiore avente l'inclinazione a. Appena superata la cuspide P comincia il rotolamento del rullino 14 sulla rampa 15a superiore avente inclinazione β. In corrispondenza della cuspide P sul rullino 14 agisce soltanto la forza Fs che, come si è detto, rappresenta la reazione della rampa 15 sul rullino 14. Al progredire di αi e di βi nasce una componente perpendicolare Fs, distante r dall'asse C. Tale componente Ft è data dalla seguente relazione trigonometrica:

Oppure :

Dove αi e βi sono gli angoli che variano rispettivamente da 0 ad a, e da 0 a β; si ricorda inoltre che a e β sono gli angoli di inizio rotolamento, rispettivamente sella rampa 15a e sulla rampa 15b.

Evidentemente la relazione (4a) è valida per la rampa 15a inferiore, mentre la relazione (4b) ha validità per la rampa 15b superiore.

La componente Ft raggiunge il massimo dell'intensità per ai=a e per βi=β. Dato l'orientamento di questa componente Ft ed utilizzando le relazioni trigonometriche (4a) e (4b), è valida la seguente relazione:

più semplicemente, sostituendo nelle relazioni (5a) (5b) i valori di Fs ottenuti tramite la relazione trigonometrica (1), si ha:

Per αί=α il momento Ms sarà massimo e di senso antiorario (varrà Ms=Fm b tgα (6c)), in quanto il rullino 3 avrà ruotato attorno al punto 0, corrispondendo alla leva un'escursione angolare:

Per βί=β il momento Ms sarà massimo e di senso orario (varrà Ms=Fm b tgβ (6d)), in quanto il rullino 14 avrà ruotato attorno al punto 0 in modo orario corrispondendo alla leva un'escursione angolare:

Siccome le rampe 15a, 15b rappresentate nelle figure 5, 7 sono ad inclinazione costante (a e β) e per l'assunzione fatta all'inizio ((Fm r) costante per tutta l'escursione angolare della leva 2} il momento Ms si mantiene costante e massimo nelle escursioni di differenza yv-yt e yu-yp (figura 10b).

Da notare l'importanza della ridotta entità degli angoli yt e yp perché dentro questi angoli avviene il passaggio del momento massimo Ms da antiorario ad orario. Più rapidamente avviene e più si riduce l'escursione angolare ya in cui sussiste la stabilità (dovuta agli attriti) alla rotazione spontanea della leva.

Per ottenere yt e yp ridotti, occorre scegliere il rullino 14 in modo da ridurre per quanto possibile gli attriti radenti che, come è noto, sono di due ordini superiori<' >a quello volvente. A questo scopo occorre dimensionare opportunamente il raggio ri del rullino 14 rispetto al raggio r della guida 17. Risulta infatti evidente che nel caso esemplificato:

per cui per (rl/r)—>0 si ha che: yt—>0

Quindi è importante che r sia il più grande possibile rispetto ad ri.

E' stato trovato sperimentalmente che per avere dei risultati tecnicamente apprezzabili (rl/r) deve avere un valore inferiore a 0,12.

Il momento di contrasto complessivo Me (figura lOe), che il meccanismo è in grado di fornire per effetto della molla 11, è la somma algebrica del momento Mm e del momento Ms dovuto alle rampe 15a, 15b.

Per effetto del carico Fr trasmesso dal cavetto 13 di collegamento all'asta 12 si ha inoltre un momento antiorario per ipotesi costante (Mr-Fr RI) (dove RI è la lunghezza dell'asta 12) presente per tutta l'escursione angolare della leva 2.

Affinché la leva 2 non ritorni nella posizione di riposo R una volta abbandonata nella posizione di innesto I completo, il momento di contrasto complessivo Mc deve vincere Mr per tutta l'escursione yu, dove con yu si è indicata l'escursione potenziale entro la quale è garantita la stabilità della condizione di innesto.

In figura 10 sono mostrati in sequenza i diagrammi 10a-10e dei momenti Mr, Ms, Mia, Me, Me dove Mr, come si è detto, è ritenuto costante per ipotesi, Ms è invece il momento prodotto dalle rampe 15a, 15b di figura 5 in cui a e β hanno valore uguale ed Mm, come si detto, è il momento prodotto dalla molla 11. Il momento Me è invece il diagramma del momento risultante dai tre diagrammi precedenti (Mr, Ms, Mm). In altre parole, Me è il momento da vincere manualmente per azionare la leva 2. Nel diagramma di figura lOd, Me è rappresentata la fascia di isteresi dovuta agli attriti radenti e volventi del meccanismo, al netto però delle resistenze di attrito dovuto all'eventuale cinematismo da comandare.

Dal diagramma Me, risulta evidente, l'importanza di avere yt e yp di modesta entità, in modo da ridurre al minimo ya. Infatti ya non è altro che la distanza sull'asse delle ascisse tra la curva di andata e quella di ritorno della fascia di isteresi. A parità di isteresi, tanto più è "rapida" la curva teorica compresa tra yt e yp, tanto più sarà ridotta ya.

Con riferimento alla figura 11 invece, oltre che al diagramma Mm con punto morto anticipato di yo (figura 1) rispetto alla cuspide P, si è introdotto un diagramma del momento Ms (figura llb) che si avrebbe utilizzando la guida 17 illustrata in figura 6, anziché la guida 17 mostrata in figura 5, come nei casi precedenti. Inoltre, sempre con riferimento alla figura 11, si è ipotizzato che il momento Mr non sia costante, ma varii al variare dell'angolo dì rotazione della leva 2 (figura 11a).

Osservando il diagramma del momento Me di figura 11d, possiamo osservare che, adottando una guida 17 come mostrato in figura 6, il momento Me è costante per l'intera rampa 15a (per l'intera escursione yu), mentre varia leggermente quando il rullino 14 si trova sulla rampa 15b (per l'escursione yv). Pertanto, se si adotta per la guida 17 la soluzione rappresentata in figura 6, l'utilizzatore dovrà produrre lo stesso sforzo in corrispondenza di ciascun punto della rampa 15a per vincere il momento Me.

Il progettista potrà, pertanto, per esempio, scegliere la forma delle rampe 15a, 15b oppure l'ampiezza dell'angolo yo in funzione dei diagrammi Me ed Mc desiderati .

Pertanto, come si è detto, con il dispositivo di comando 1, variando la geometria di alcuni componenti del meccanismo, è possibile cambiare di conseguenza, sia l'intensità iniziale del momento di contrasto esercitato dalla guida stessa, sia la legge di variazione di tale momento di contrasto lungo il percorso effettuato dalla leva tra una prima posizione di riposo ed una seconda posizione di innesto. Se occorre, adottando una particolare geometria della guida, è possibile mantenere il momento di contrasto della guida sostanzialmente costante lungo l'intera escursione angolare della leva di comando .

Nelle figure 3 e 4 si è mostrata una seconda forma di attuazione della presente invenzione. In questa realizzazione l'asse dell'incernieramento A della leva 2 non passa più per l'asse C ma ad una distanza X da esso (figura 4).

In questo modo è possibile, senza variare il valore b del braccio della forza Fm prodotta dalla molla 11, ottenere variazioni di Fs e quindi a parità di a o di β, variazioni di intensità di Ms. E' evidente che se si utilizzano sempre le guide rappresentate nelle figure 5, 6 il modo di variare di Ms sarà sempre lo stesso.

Se X è compreso all'interno del raggio r della guida 17, come è mostrato nelle figure 3, 4, a parità di Fm e di tutti gli altri paramenti, Ms sarà sempre più grande rispetto alla condizione in cui X=0, configurazione già presa in considerazione con riferimento alle figure 1, 2. Se invece si trova in una posizione diametralmente opposta rispetto a quella interna al raggio r della guida 17, Ms sarà sempre più piccolo rispetto alla condizione X=0.

In buona sostanza sarà valida la seguente condizione trigonometrica :

Dovuta all'equilibrio dei momenti intorno all'asse A (figura 4), da cui:

Siccome, per l'equilibrio intorno all'asse C, si ha:

Dove per X=0 si ritorna alle relazioni trigonometriche (6c) o (6d) che si riferiscono alla prima forma di attuazione relativa alle figure 1, 2.

Per un valore di X negativo sono valide le seguenti relazioni trigonometriche:

oppure :

Ms = Fm (r/(r+X)} b tgβ (9b)

Che traduce matematicamente il caso in cui l'asse A della leva 2 si trova in un punto diametralmente opposto rispetto alla guida 17 avente raggio r.

Dalle relazioni (8d) e (8e) risulta altresì evidente che per :

Sempre dalle relazioni (8d) e (8e) risulta che per a o β—>0 Ms—>0; mentre per a e β—>∞ Ms—>∞.

Giocando quindi su a e β e su X è possibile variare a piacimento l'intensità di Ms.

Occorre tuttavia considerare che al ridursi di r-X, quindi all'aumentare di X, l'escursione θ trasversale che la leva 2 ha per effetto di a e β, aumenta. Per X=r cioè r-X=0 si ha θ=90°. Inoltre, al ridursi di r-X, quindi all'aumentare di X, aumentano linearmente anche le sollecitazioni e gli attriti nei punti di incernieramento . Difatti, se il raggio r tende a zero, per l'equilibrio dei momenti il valore delle forze agenti nel punto P deve tendere all'infinito. I limiti entro i quali si può ridurre r-X sono da valutare di volta in volta e sono dipendenti dal tipo di applicazione. Grosso modo si può dire che r-X è bene che non sia meno di l/3r. Quantunque, se vi sono i presupposti geometrici e dinamici, (per esempio sollecitazioni agli incernieramenti accettabili ed angolo θ accettabile), r-X può anche essere minore di l/3r.

Siccome i parametri da cui dipendono Ms e Θ sono a, β, (r-X) ed r (fermo restando b e Fin.), si può scegliere di fissare Ms e θ e di variare solo α, β e (r-X).

Se per un certo Ms e θ si hanno determinati valori di (r-X), a e β, per mantenere Ms e θ costanti si dovranno ridurre anche a e β al ridursi di r-X.

A parità di Ms, riducendosi a e β si ridurranno anche yt e yp (vedi relazioni 7a e 7b).

Il vantaggio è di ridurre a parità di Ms il campo yt+yp e di conseguenza ya.

Da quanto fino ad ora trattato, emerge l'importanza delle rampe 15a, 15b, delle loro possibili manipolazioni (figure 5, 6) e di conseguenza l'importanza di poter governare il momento Ms sia per intensità che per il modo di variare durante l'escursione angolare della leva 2.

Pertanto, fermo restando quanto detto sul funzionamento delle rampe 15a e 15b e degli angoli caratteristici yv, yu, yt, yp e ya, è possibile immaginare una terza forma di attuazione rappresentata nelle figura 8, 9a, 9b. Per inciso, la figura 9b illustra il particolare K ingrandito della figura 9a.

Questa terza forma di attuazione è più sofisticata, dal punto di vista tecnico, rispetto a quelle viste in relazione alle figura 1-4. Questa nuova forma di attuazione comporta minori dispersioni di energia per quanto riguarda l'attrito, mentre consente una migliore manipolazione di Ms, sia per quanto riguarda l'intensità, sia per quanto attiene al suo modo di variare. Con questa terza soluzione si ha infine una maggiore compattezza del dispositivo 1.

Inoltre, questa terza soluzione diviene estremamente interessante quando la leva 2 non può avere, per ragioni di ingombro, l'escursione trasversale θ (figura 4), oppure quando, ad esempio, non si disponga del posto per l'aggancio della molla 11 come invece mostrato nelle forme di attuazione delle figure 1-4. Vista l'elevata intensità di Ms e la bassissima isteresi ottenibile con questo meccanismo divengono inoltre interessanti tutte le applicazioni in cui bisogna ridurre il carico applicato sulla leva 2 da un cinematismo qualsiasi. Tutto questo, naturalmente, non deve andare a detrimento delle caratteristiche precipue del dispositivo 1 elencate in precedenza .

In questa terza forma di attuazione (figure 8, 9a.

9b), il dispositivo 1 comprende per prima cosa un perno di incernieramento 19 fissato ad un mozzo 20 per mezzo di un dado 21 e di un controdado 22. Il perno 19 presenta un asse CI longitudinale di simmetria. Il mozzo 20 va inoltre fissato, con mezzi non visibili nelle figure allegate, al telaio del trattore (non visibile). In un foro passante 19a, che attraversa trasversalmente il perno 19, è possibile inserire un pernetto di reazione 23 avente un asse longitudinale di simmetria sostanzialmente perpendicolare all'asse Cl. A ciascuna estremità di tale pernetto 23 è montato un rispettivo rullino 24, ritenuto assialmente da un relativo anello 25. Ciascuna cava centrale 26a di un tamburo 26 è impegnata da un rispettivo rullino 24 del pernetto 23 con gioco trasversale minimo. Inoltre, il tamburo 26 viene spinto contro due rullini 27 montati su di un corpo leva 28 a cui è collegata solidalmente la leva 2. Ciascun rullino 27 è ritenuto assialmente da un relativo anello 27a. La spinta viene realizzata tramite una pluralità di molle 29 previste tra il mozzo 20 ed il tamburo 26.

Il corpo leva 28 comprende, a sua volta, una bussola 30 in cui si può inserire un cuscinetto 31 a piste oblique, mantenuto assialmente da un anello 32 che lo blocca su una porzione 19b del perno 19.

Pertanto, il carico assiale che agisce sul perno 19 è equivalente a quello complessivo sviluppato dalle molle 29.

La parte con cui il tamburo 26 preme contro i rullini 27, presenti in-corrispondenza delle estremità 28a del corpo leva 28, è una propria corona 33. Tale corona 33 è profilata secondo una coppia di guide 17, ciascuna presentante una prima rampa 15a inclinata di un angolo a ed una seconda rampa 15b inclinata di un angolo β (figura 9b). Gli angoli a e β sono scelti con gli stessi principi utilizzati per le prime due forme di attuazione rappresentate nelle figure 1-4. Ciascuna guida 17 è simmetrica rispetto all'altra ed è ribaltata di 180° rispetto all'altra.

Durante l'azionamento della leva 2 da parte di un operatore, la bussola 30 e la leva 2 stessa ruoteranno sempre su un piano di giacenza perpendicolare all'asse Cl, mentre il tamburo 26, per effètto delle forze elastiche sviluppate dalle molle 29, si sposterà avanti ed indietro lungo una direzione individuata dall'asse Cl stesso in funzione della posizione dei rullini 27 sulle rampe 15a, 15b.

In questo modo, durante l'escursione angolare della leva 2 ed in prossimità al diametro medio Dm della corona 33 del tamburo 26, si sviluppa una coppia di forze perpendicolare all'asse longitudinale dei rullini 27 che, come abbiamo detto, sono presenti sugli aggetti 28a del corpo leva 28. Tali forze sono passanti per il centro dei rullini 27. Di verso contrario, di pari intensità e giacenti sul citato piano perpendicolare all'asse CI del perno 19, esse producono un momento:

A seconda che i due rullini 27 si trovano sulla rampa 15a oppure sulla rampa 15b.

Nelle relazioni precedenti (11a) (11b) con Fm si è chiamata la forza sviluppata da ogni singola molla 29, mentre N° sta ad indicare il numero delle molle 29 presenti tra il mozzo 20 ed il tamburo 26.

Solidale alla bussola 30 è inoltre prevista un'asta 12 a cui viene applicato un cavetto (non mostrato nelle figure 8, 9) che funge da tramite meccanico tra il dispositivo 1 e la frizione (non illustrata).

Dal punto di vista dinamico la coppia Ms è bilanciata da una coppia reagente:

Dove Fr sono le forze uguali contrarie giacenti anche esse su un piano perpendicolare all'asse CI del perno 19 e ipotizzabili come passanti per i centri dei rullini 24 montati alle estremità del pernetto 23 e dove H è la distanza tra i centri dei rullini 24 stessi. Fr sono quindi le forze con cui le cave 26a del tamburo 26 spingono sui rullini 24 del pernetto 23, per effetto di Ms che tende a far ruotare il tamburo 26. La stabilità alla rotazione del tamburo 26 attorno al proprio asse CI è così garantita.

Nelle tre forme di attuazione illustrate nelle figure 1-4, 8, 9, anziché utilizzare il rullino 14, o, rispettivamente, i rullini 27, è possibile prevedere delle rampe 15a, 15b rivestite con un materiale (per esempio, un materiale plastico} atto ad abbassare considerevolmente l'attrito di strisciamento tra la leva 2 e le rampe 15a, 15b stesse.

Il rendimento globale del meccanismo mostrato nelle figure 8, 9 è elevatissimo ed è pari a 0,98, a causa degli attriti di puro rotolamento. La terza forma di attuazione consente anche di sfasare il tamburo 26 rispetto alla leva 2, che comunque conserva le posizioni R ed I sue proprie, ruotando il tamburo 26 e bloccandolo nella sua nuova posizione tramite il pernetto 23, il perno 19, il dado 21 ed il controdado 22.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) di comando per veicoli, in particolare per veicoli agricoli, dispositivo (1) comprendente una leva (2) di comando e mezzi di guida (15a, 15b) in cui detta leva (2) può muoversi sotto l'azione di un operatore per portarsi da una prima posizione (R) di riposo ad una seconda posizione (I) di innesto; dispositivo (1) caratterizzato dal fatto che detta leva (2) è sottoposta inoltre all'azione di mezzi elastici (11; 29) atti a portare detta leva (2) nella detta prima posizione (R) di riposo se detta leva (2) viene rilasciata dall'operatore prima di raggiungere un determinato punto (P) di detti mezzi di guida (15a, 15b), detti mezzi elastici (11) essendo inoltre atti a portare detta leva (2) nella detta seconda posizione (I) di innesto se detta leva (2) viene rilasciata dall'operatore dopo aver superato detto determinato punto (P) di detti mezzi di guida (15a, 15b).
2. 2. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 1, in cui detta leva (2) è atta a ruotare intorno ad un primo asse (A) ed intorno ad un secondo asse (C).
3. 3. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 2, in cui detto primo asse (A) e detto secondo asse (C) sono perpendicolari tra di loro.
4. 4. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 3, in cui detto primo asse (A) e detto secondo asse (C) giacciono su uno stesso piano.
5. 5. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 3 o alla rivendicazione 4, in cui tra detta leva (2) e detti mezzi elastici (11) è interposta una bielletta (10).
6. 6. Dispositivo (1) come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di guida (15a, 15b) comprendono una prima rampa (15a) d'inclinazione (a) ed una seconda rampa (15b) d'inclinazione (β).
7. 7. Dispositivo (1) come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui su detta asta (2) è calettato folle almeno un rullino (14; 27) atto a rotolare su detti mezzi di guida (15a, 15b).
8. 8. Dispositivo (1) come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 2-7, in cui detti mezzi di guida (15a, 15b) sono supportati da una guida (17) giacente su un settore cilindrico distante una distanza (r) da detto secondo asse (C).
9. 9. Dispositivo (1) come rivendicato alle rivendicazioni 7 e 8, in cui detto rullino (14) presenta un raggio (ri) il cui rapporto con la distanza (r) è minore di 0, 12 .
10. 10. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 2, in cui detto secondo asse (C) è distante una distanza (X) da detto primo asse (A).
11. 11. Dispositivo (1) come rivendicato alle rivendicazioni 8 e 10, in cui detta distanza (X) ha un valore compreso tra 0 ed (r).
12. 12. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 1, in cui detti mezzi elastici (29) comprendono una pluralità di molle (29) atte ad agire lungo una direzione individuata da un asse (Cl), detta leva (2), se sottoposta all'azione di un operatore, potendosi spostare su un piano perpendicolare a detto asse (Cl).
13. 13. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 12, in cui detti mezzi di guida (15a, 15b) , durante l'azionamento di detta leva (2) da parte di un operatore, sono atti a muoversi in una direzione individuata da detto asse (Cl).
14. 14. Dispositivo (1) come rivendicato alla rivendicazione 1, in cui detti mezzi di guida (15a, 15b) sono rivestiti con un materiale atto ad abbassare l'attrito di strisciamento tra detta leva (2) e detti mezzi di guida (15a, 15b) stessi.
15. 15. Dispositivo (1) come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui un momento (Me) prodotto complessivamente dal meccanismo è costante per detti mezzi di guida (15a).