ITMI20111335A1 - Macchina agricola monoasse a comando migliorato - Google Patents

Description

MACCHINA AGRICOLA MONOASSE A COMANDO MIGLIORATO

La presente invenzione si riferisce ad una macchina agricola monoasse a comando migliorato.

Nel campo delle macchine agricole monoasse condotte da un operatore a terra si prevedono motocoltivatori o motofalciatrici comprendenti un telaio portante sul quale à ̈ installato un motore a combustione interna di limitata potenza (ad esempio fino a 15 kW - 20 HP).

Tale motore, con interposizione di un gruppo di trasmissione o cambio dotato di frizione e accoppiato all’unico asse, viene usato per azionare sia una coppia di ruote per la movimentazione della macchina agricola che una presa di forza o potenza anche denominata “PTO†.

Alla citata presa di potenza sono normalmente collegati sia attrezzi posteriori come ad esempio “frese†per la zappatura del terreno che attrezzi frontali come ad esempio barre falcianti per il taglio dell'erba.

Tali macchine agricole sono come detto comandate da un operatore a terra che segue il movimento delle stesse guidandole mediante un manubrio (detto anche stegole) sul quale sono disposti i comandi di azionamento della macchina agricola (gas, freno, frizione, cambio di velocità, azionamenti degli attrezzi lavoranti ecc.). In particolare, si può avere una configurazione della macchina agricola quale motocoltivatore. In questa configurazione la macchina prevede che alla presa di forza (PTO) sia collegato un attrezzo posteriore, detto fresa per zappare il terreno. Tale attrezzo à ̈ rivolto verso l’utente il quale, davanti a se, ha quindi in successione: la fresa, le stegole, il cambio, l’asse ruote ed il motore.

In una seconda configurazione della macchina agricola di questo tipo le stegole sono posizionate dalla parte del motore. L’attrezzo à ̈ rivolto in avanti e quindi l’utente ha, davanti a se, in successione: le stegole, il motore, il cambio, l’asse ruote e l’attrezzo. Questa configurazione di macchina à ̈ adatta all’uso di attrezzi frontali, come per esempio barre falcianti, tosaerba o trincia ed à ̈ proprio in questa configurazione che la macchina à ̈ denominata “motofalciatrice†.

Talvolta à ̈ possibile, sulla stessa macchina, ruotare le stegole, e la macchina può essere usata sia con la fresa, che con attrezzi frontali e, in questo caso, si parla di macchina "reversibile†.

Come detto la più parte di queste macchine agricole sono dotate di motori endotermici con limitata potenza (15 kW - 20 HP circa). La trasmissione del moto dal motore alle ruote e la possibilità di variare la velocità di movimento o invertire il senso di marcia sono incorporate nel cambio di velocità su di esse predisposto.

Nelle macchine più diffuse si utilizza una trasmissione meccanica con cambio meccanico a ingranaggi o comunque con cambio meccanico a cinghie.

L’uso di una trasmissione meccanica a ingranaggi consente di ottenere il miglior rapporto costi-benefici rispetto alla trasmissione a cinghie essendo maggiormente affidabile e longeva. Queste macchine hanno costi non esorbitanti e sono accessibili ai vari utilizzatori.

Peraltro esistono anche macchine con costi decisamente superiori che presentano una trasmissione idrostatica.

L’uso di una trasmissione idrostatica per macchine di limitata potenza presenta essenzialmente due tipi di problemi: costi e dissipazione di potenza in calore. Come à ̈ peraltro evidente nelle macchine a trasmissione idrostatica si ha la possibilità di poter variare la velocità di avanzamento in modo continuo, lasciando inalterato il numero di giri del motore endotermico. In tal modo si può disporre di una gamma virtualmente infinita di velocità.

Inoltre in questo tipo di macchine il maggiore utilizzo di potenza compete all'attrezzo, mentre solo una frazione viene impiegata per muovere la macchina.

Nel caso in cui sia presente una trasmissione idrostatica per azionare sia l’attrezzo che la movimentazione della macchina, si impone l'utilizzo di componenti dell’impianto costosi e delicati, quali valvole, distributori, elettrovalvole, collegamenti per certi versi anche delicati, ecc.

Questa parte della macchina determina una lievitazione oltre misura dei costi che la portano ad essere nel suo complesso poco accessibile ad una ampia clientela.

La dissipazione di potenza in calore à ̈ poi un altro aspetto che può determinare qualche problematica quando sono in funzione sia gli attrezzi che la trazione delle ruote. Infatti solo una minima frazione di potenza viene impiegata per muovere la macchina, mentre il maggior utilizzo di potenza compete agli attrezzi di lavoro.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare gli inconvenienti della tecnica nota sopradescritta. In particolare, uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una macchina agricola monoasse a comando migliorato che possa essere mossa ad elevate velocità, e contemporaneamente, che sia in grado di garantire una ottimale operatività ed efficienza degli attrezzi di lavoro montati e operanti.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare, a costi contenuti, una macchina agricola monoasse a comando migliorato ad elevata affidabilità. Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo i citati scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue fatta con riferimento alle figure allegate nelle quali vengono schematicamente illustrate alcune preferite ma non limitative forme di attuazione della macchina agricola in oggetto, in cui:

- le figure 1a e 1b rappresentano, in rispettive viste laterale ed in pianta dall’alto, una prima forma di realizzazione della macchina agricola secondo la presente invenzione in una schematica configurazione motocoltivatore;

- le figure 2a e 2b rappresentano, in rispettive viste laterale ed in pianta dall’alto, una seconda forma di realizzazione della macchina agricola secondo la presente invenzione in una schematica configurazione motofalciatrice;

- la figura 3 à ̈ una vista prospettica del gruppo cambio della macchina agricola dell’invenzione;

- la figura 4 à ̈ una vista prospettica di un particolare del gruppo cambio della figura 3 nella parte rivolta verso l’attrezzo;

- la figura 5 à ̈ una ulteriore vista prospettica che illustra, in scala ingrandita e parzialmente spaccata, un dettaglio montato della particolare turboventola di raffreddamento mostrata invece esplosa in figura 3; e - la figura 6 à ̈ una sezione verticale in alzata longitudinale del gruppo cambio della macchina secondo l’invenzione mostrata già in figura 3.

Con specifico riferimento alle figure 1a, 1b e 2a, 2b, sono mostrate in viste schematiche due macchine agricole monoasse a comando migliorato secondo l’invenzione, la prima in una configurazione motocoltivatore e la seconda in una configurazione motofalciatrice.

In entrambi i casi la macchina agricola monoasse a comando migliorato à ̈ atta ad essere impiegata da un operatore a terra.

La macchina comprende in sequenza una serie di parti principali. Si prevede in primo luogo un motore a combustione interna 11, di limitata potenza (circa fino a 15 kW - 20 HP), un gruppo frizione 12 ed un cambio 14. Seguono due ruote 13 ed una presa di potenza 15 per un generico attrezzo da lavoro, quale ad esempio una fresa 16 o una barra falciante 17, oltre ad un manubrio di guida di tipo motociclistico 18, denominato “stegole†, provvisto di comandi 24. Le due ruote 13 e la presa di potenza 15 prendono comando dal cambio 14. Il gruppo frizione, ad esempio, à ̈ costituito da una frizione a dischi multipli in bagno d’olio, come meglio evidenziato con il cerchio 12 nella figura 6.

Tale gruppo frizione 12 collabora a cascata con un albero primario 23, una riduzione ad ingranaggi 19 e 20 ed un innesto 21 per trasmettere il moto ad un albero 22 della presa di potenza 15 alla quale à ̈ attaccato un attrezzo qualsivoglia (ad esempio la fresa 16 o la barra falciante 17 o altro attrezzo).

La trasmissione della potenza all'attrezzo, essendo completamente meccanica con ingranaggi e supporti in bagno d'olio, assicura un rendimento molto elevato e minime dispersioni di potenza.

Secondo la presente invenzione la macchina agricola prevede anche nel cambio 14 un gruppo idrostatico, identificato complessivamente con il cerchio 25 di figura 6 per il comando delle ruote 13. Viene usato per questo gruppo un sistema cosiddetto “compatto†. Esso comprende essenzialmente una pompa idrostatica 26 ed un motore idrostatico 27, almeno uno dei quali a cilindrata variabile, disposti in un'unica unità compatta. Il gruppo idrostatico à ̈ collegato all’albero primario 23 dal quale la pompa 26 prende azionamento e gli elementi che realizzano tale collegamento sono disposti su una estensione a parete o una flangia interposta 48 della scatola del cambio 14.

Infatti, l’albero primario 23 porta calettato un ingranaggio 28 che comanda a sua volta ingranaggi oziosi 29 e 30. L’ingranaggio 30 à ̈ in impegno con un ulteriore ingranaggio 31 che completa una catena cinematica che aziona la pompa idrostatica 26 con un rapporto adatto ad ottenere il giusto regime di rotazione.

Una unità di comando 32 à ̈ collegata a cavi 33 per l’azionamento del motore idrostatico 27.

Azionando la pompa 26 tramite il motore endotermico 11 e variando la cilindrata tramite, per esempio con il comando a cavi 33, si ottiene la variazione di velocità.

La rotazione del motore idrostatico 27 trascina in rotazione un ulteriore ingranaggio 34 coassiale all’ingranaggio 30.

Questo ulteriore ingranaggio 34 tramite un ingranaggio ozioso 35 determina la rotazione dell’ingranaggio 36 che porta il moto di rotazione entro il cambio 14.

Un albero di rinvio 49 con ingranaggi multipli 38 tramite uno scorrevole 39 permette di realizzare le gamme di velocità qualora fosse necessario nonché la condizione di folle.

Un ingranaggio finale di rinvio 40 comanda un asse 41 delle ruote 13. Questo asse 41 delle ruote 13 può essere variamente conformato, ad esempio con un differenziale centrale bloccabile oppure gruppi di sterzatura con frizioni e freni indipendenti oppure ancora riduttori aggiunti prima delle ruote.

Il gruppo idrostatico usa quale fluido idraulico lo stesso olio che lubrifica il cambio.

L'olio viene aspirato per mezzo di un tubo 42 attraverso un filtro 43 posto nel punto più distante dal gruppo carter della trasmissione.

L’olio viene poi scaricato dal gruppo idrostatico tramite un tubo 44 all'estremità opposta del gruppo idrostatico. Questa disposizione determina un lungo percorso che l'olio deve fare tra aspirazione e scarico. Tale lungo percorso favorisce sostanzialmente la diminuzione della temperatura.

L’uso del gruppo idrostatico unicamente per la movimentazione della macchina agricola determina generazione di calore modesta rispetto alle macchine agricole note completamente a comando idrostatico sia per il funzionamento degli attrezzi che per la movimentazione.

Peraltro, in una macchina secondo la presente invenzione, pur in presenza di minime quantità di dissipazione di potenza per calore, questa à ̈ proprio determinata dal gruppo idrostatico.

Secondo l’invenzione al fine di abbattere ancora maggiormente tale dissipazione, si à ̈ pensato di aggiungere alla disposizione un particolare gruppo di raffreddamento associato al gruppo idrostatico.

Infatti, si à ̈ previsto l'impiego di una turboventola 45 racchiusa da un carter 46 che indirizza il flusso d'aria a lambire l’intero gruppo idrostatico.

La turboventola 45 presenta alette radiali che sono basse in ingresso dell’aria e raccordate ad una base di essa. Il carter 46 à ̈ sagomato a seguire come una carenatura la forma esterna della turboventola 45 così da guidare il flusso di aria di raffreddamento.

L’aria fresca viene aspirata da un foro centrale 47, centrifugata radialmente, indirizzata a percorrere il carter 46 nella sua sagoma e scaricata all'esterno attraverso una apertura periferica (non mostrata).

Questo consente a differenza delle macchine note di abbattere drasticamente la dissipazione di potenza dovuta a calore.

Una soluzione quale quella qui esposta propone una macchina agricola monoasse a comando migliorato con sistema combinato di comando che ottimizza il funzionamento abbattendo i costi della stessa.

Pur in presenza di un gruppo idrostatico in questa macchina agricola, vi à ̈ quasi totale assenza di costosi componenti dell’impianto idraulico rimanendo la attuazione della presa di forza realizzata tramite una tradizionale trasmissione meccanica.

Mantenendo il comando della presa di potenza realizzato tramite trasmissione meccanica e motore endotermico, si sono conservati i vantaggi derivanti dalla sua nota affidabilità.

Su questa base si innesta la componente idrostatica l'utilizzo della quale à ̈ in tal modo meno invasivo sia dal punto di vista tecnico che economico.

Al contrario delle soluzioni note in questa gamma di potenze, nelle quali il raffreddamento à ̈ affidato in genere ad una semplice ventola a flusso assiale, la predisposizione di una turboventola con carter carenato migliorano il raffreddamento.

Limitando l'impiego della tecnologia idrostatica alla sola trazione vengono così minimizzate le perdite di potenza tipiche dei gruppi idrostatici pur avendone i vantaggi non trascurabili.

L’invenzione così concepita può essere oggetto di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; tutti i dettagli possono essere sostituiti, inoltre, da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina agricola monoasse a comando migliorato comprendente un motore a combustione interna (11), di limitata potenza, un gruppo frizione (12) ed un cambio (14), ruote (13) ed una presa di potenza (15) per attrezzi da lavoro (16, 17), oltre ad un manubrio di guida (18) provvisto di comandi (24), dette ruote (13) e detta presa di potenza (15) prendendo comando dal cambio (14), detto gruppo frizione (12) collaborando a cascata con un albero primario (23), una riduzione ad ingranaggi (19, 20) ed un innesto (21) per trasmettere il moto ad un albero (22) della presa di potenza (15), la macchina essendo caratterizzata dal fatto di prevedere inoltre un gruppo idrostatico accoppiato a detto cambio (14) per il comando delle ruote (13).
2. 2. Macchina agricola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto gruppo idrostatico comprende essenzialmente una pompa idrostatica (26) ed un motore idrostatico (27), almeno uno dei quali a cilindrata variabile, disposti in un'unica unità compatta, detto gruppo idrostatico essendo collegato ad un albero primario (23) del cambio (14).
3. 3. Macchina agricola secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto gruppo idrostatico à ̈ collegato ad un albero primario (23) del cambio (14) tramite una catena cinematica comprendente un ingranaggio (28) calettato sull’albero primario (23) che comanda a sua volta ingranaggi oziosi (29, 30) uno (30) di questi essendo in impegno con un ulteriore ingranaggio (31) che aziona la pompa idrostatica (26).
4. 4. Macchina agricola secondo una o più delle rivendicazioni precedenti da 1 a 3, caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre un gruppo di raffreddamento (45, 46, 47) associato al gruppo idrostatico.
5. 5. Macchina agricola secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto gruppo di raffreddamento comprende una turboventola (45) racchiusa da un carter (46) che indirizza un flusso d'aria a lambire l’intero gruppo idrostatico.
6. 6. Macchina agricola secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta turboventola (45) presenta alette radiali che sono basse in ingresso dell’aria e raccordate ad una base di essa.
7. 7. Macchina agricola secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto che detto carter (46) Ã ̈ sagomato a seguire come una carenatura la forma esterna della turboventola (45).