ITTO20060526A1 - Dispositivo di comando a manopola, particolarmente per motoveicoli. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo di comando a manopola, particolarmente per motoveicoli"
Di: BITRON S.p.A., nazionalità italiana, Corso Principe Oddone 18, 10122 Torino
Inventori designati: Emanuele CAVALLO
Depositata il: 19 luglio 2006
* * *
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un dispositivo di comando a manopola atto a consentire ad un utilizzatore di definire un valore richiesto di una grandezza fisica o parametro controllato.
L'invenzione riguarda più specificamente un dispositivo di comando a manopola utilizzabile in particolare come acceleratore per motoveicoli e simili (ciclomotori, scooter, motociclette, moto acquatiche ed altri veicoli, a due o più ruote, dotati di manubrio, ecc.) , ma utilizzabile altresì in altri contesti, ad esempio in videogiochì o come interfaccia per applicazioni di realtà virtuale.
Uno scopo della presente invenzione è di realizzazione un dispositivo di comando a manopola di tipo perfezionato, e presentante un'elevata affidabilità di funzionamento.
Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l'invenzione con un dispositivo di comando a manopola comprendente
una parte statorica operativamente stazionaria,
una parte rotorica impugnabile, montata in modo manualmente girevole intorno ad un asse rispetto alla parte statorica, contro l'azione di mezzi elastici di contrasto tendenti a richiamare la parte rotorica verso una posizione angolare relativa di riposo,
primi e secondi mezzi magnetici permanenti connessi alla parte rotorica in rispettivi campi angolari distinti intorno a detto asse, ed atti a generare rispettive distribuzioni angolari predeterminate di intensità di campo magnetico intorno a detto asse, e
primi e secondi mezzi sensori di campo magnetico connessi alla parte statorica in rispettive posizioni angolari distinte intorno a detto asse, ed associate ai primi e rispettivamente ai secondi magnetici permanenti per fornire, quando la parte rotorica viene ruotata per un certo angolo rispetto la parte statorica, un primo e rispettivamente un secondo segnale elettrico indicativi della posizio ne angolare relativa della parte rotorica rispetto alla parte statorica; detti primo e secondo segnale essendo correlati fra loro secondo una relazione predeterminata in modo tale per cui uno di detti segnali è utilizzabile come segnale di comando indicativo dell'entità desiderata dall<1>utilizzatore di un'associata grandezza fisica controllata, e l'altro segnale è utilizzabile come segnale di controllo atto a consentire il rilevamento del verificarsi di anomalie di funzionamento o guasti quando detti segnali risultino non più correlati fra loro secondo detta relazione predeterminata.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo dì esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 è una vista in prospettiva di un dispositivo di comando a manopola secondo la presente invenzione;
la figura 2 è una vista prospettica esplosa del dispositivo di comando a manopola secondo la figura 1 ;
la figura 3 è una vista parziale in scala ingrandita, sezionata secondo la lìnea III-III della figura 2;
la figura 4 illustra qualitativamente la distribuzione angolare dell'intensità del campo magnetico generato da un magnete permanente compreso in un dispositivo di comando a manopola secondo 1<1>invenzione;
la figura 5 è un diagramma che mostra qualitativamente l'andamento della coppia resistente di un dispositivo di comando a manopola secondo l'invenzione al variare della posizione angolare della stessa; e
la figura 6 è un diagramma che illustra qualitativamente l'andamento del segnale di comando generato da un dispositivo di comando a manopola secondo l'invenzione, in funzione della posizione angolare della sua parte rotorica.
Nelle figure da 1 a 3 con 1 è complessivamente indicato un dispositivo di comando a manopola secondo la presente invenzione.
Il dispositivo 1 comprende essenzialmente una parte statorica 2, operativamente stazionaria, ed una parte rotorica impugnabile 3.
Con riferimento in particolare alle figure 2 e 3, la parte statorica 2 comprende un elemento tubolare stazionario 4 destinato ad essere fissato ad un elemento portante quale un manubrio di motoveicolo. L'elemento tubolare 4 presenta ad una estremità una flangia 4a (figure 2 e 3) la quale tramite una parte tubolare 4b ed un'ulteriore flangia 4c sì raccorda con un mantello tubolare esterno 4d.
La parte statorica 2 comprende ancora un anello di posizionamento e fissaggio 5, che sì estende affacciato alla flangia 4a ed entro il mantello esterno 4d dell'elemento tubolare stazionario 4 ed un semi-anello di serraggio 6, disposto in una sede ad incavo 5a di forma corrispondente dell'anello 5.
Convenientemente, con riferimento alle figure 2 e 3, l'anello 5 e il semi-anello 6 sono saldamente fissati al mantello 4d dell'elemento tubolare 4 tramite una coppia di viti 8, impegnate in corrispondenti aperture predisposti in tali elementi.
La parte rotorica 3 del dispositivo dì comando a manopola 1 comprende essenzialmente un elemento tubolare girevole di impugnatura indicato con 9. L'estremità di tale elemento 9 che è rivolta alla parte statorica 2 forma una flangia terminale 9a, che si estende in una corrispondente sede 4e definita fra la flangia 4a e la parte tubolare 4b dell'elemento tubolare stazionario 4 (figura 3).
Alla flangia 9a sono connessi, ad esempio mediante co-stampaggio, due magneti permanenti arcuati Ila ed llb. Tali magneti permanenti hanno essenzialmente la forma di segmenti di anello, con un'estensione angolare inferiore a 180°, ad esempio pari a circa 120°.
Nella figura 4 è illustrato il magnete permanente Ila. Tale figura presenta inoltre qualitativamente la sua curva di magnetizzazione, ovvero l'intensità H del campo magnetico da esso generata. Tale campo magnetico presenta un'intensità massima in valore assoluto agli estremi pari ad esempio a 500 G (Gauss), ed un valore sostanzialmente nullo in corrispondenza della sezione mediana del magnete .
Come apparirà più chiaramente dal seguito i due magneti Ila ed llb possono avere una medesima caratteristica di magnetizzazione, oppure una caratteristica di magnetizzazione diversa.
Con riferimento alle figure 2 e 3, la parte statorica 2 comprende ancora una piastra 12 a forma di segmento di anello, fissata fra la flangia 9a dell'elemento tubolare 4 e l'anello 5.
L'elemento tubolare di impugnatura 9 è montato girevole intorno all’elemento tubolare stazionario 4 della parte statorica 2.
L'intera parte rotorica 3 è girevole manualmente intorno all'asse A-A comune all'elemento tubolare stazionario 4 e all'elemento tubolare girevole di impugnatura 9 (figura 3).
Fra la parte statorica 2 e la parte rotorica 3 è interposta una molla elicoidale 13 operante a torsione .
Nell'esempio di realizzazione illustrato la molla 13 presenta due estremità o rebbi 13a e 13b (figura 2) impegnati in un'apertura 4f dell'elemento tubolare stazionario 4 e, rispettivamente, in un intaglio 9b dell'elemento tubolare girevole 9.
La disposizione è tale per cui la molla 13 tende a mantenere la parte rotorica 3 in una posizione angolare relativa dì riposo (figura 1), ed a contrastare lo spostamento,angolare di tale parte rotorica relativamente alla parte statorica.
Con riferimento alla figura 2, dalla flangia terminale 9a dell'elemento tubolare girevole 9 si estende almeno un'appendice longitudinale radiale 9c, suscettìbile di cooperare con corrispondenti spallamenti angolarmente distanziati predisposti nel mantello esterno 4d dell'elemento stazionario 4, per definire le posizioni angolari di fine-corsa per la parte rotorica 3.
Se una delle estremità o rebbi 13a o 13b della molla 13 è impegnata in un'apertura 4f o 9b presentante una certa estensione angolare intorno all'asse A-A, è possibile fare in modo che la parte rotorica 3 presenti un cosiddetto gioco a riposo, ovvero una corsa angolare iniziale sostanzialmente a vuoto, prima di incontrare la resistenza opposta dalla molla. Tale soluzione consente di simulare il cosiddetto gioco a vuoto degli acceleratori a manopola tradizionali per motoveicoli. In altre parole, risulta possibile realizzare un dispositivo di co-mando a manopola con una caratteristica coppia (C)/spostamento angolare (a) ad esempio del tipo qualitativamente rappresentato nella figura 5, ovvero con una corsa iniziale (dì ad esempio di circa 10°) sostanzialmente a vuoto, cioè senza apprezzabile resistenza alla rotazione.
Con riferimento alle figure 2, 3, alla piastra 12 in posizioni diametralmente opposte sono fissati rispettivi sensori di campo magnetico 14a, 14b, ad esempio sensori ad effetto Hall. Ciascuno di tali sensori è destinato ad operare in associazione con un corrispondente magnete permanente Ila, llb, per fornire in uscita un segnale di tensione VollCche in funzione della posizione angolare relativa della parte rotorica 3 rispetto alla parte statorica 2, può avere un andamento del tipo illustrato esemplificativamente nella figura 6.
La caratteristica Vouc(a) mostrata nella figura 6 presenta vantaggiosamente due tratti estremi (inizio e fine della corsa) in cui al variare della posizione angolare relativa a la tensione d'uscita Voutrimane sostanzialmente a rispettivi livelli costanti (valori di clamp).
Nel funzionamento i due sensori 14a e 14b forniscono entrambi un segnale che è indicativo della posizione angolare relativa della parte rotorica 3 rispetto alla parte statorica 2.
Convenientemente, i segnali forniti dai due sensori sono correlati fra loro secondo una relazione predeterminata. Così, ad esempio, se i magneti ila ed llb sono identici fra loro, ed i due sensori 14a, 14b sono identici fra loro ed identicamente ubicati in relazione ai magneti, i segnali forniti nel funzionamento dai due sensori saranno uguali fra loro.
In alternativa, la disposizione può essere realizzata in modo tale che la relazione fra i due segnali ottenibili con i due sensori non sia di identità: il segnale fornito ad ogni istante da un sensore potrebbe avere ad esempio ampiezza doppia rispetto a quella del segnale fornito dall'altro sensore. Ciò può essere realizzato ad esempio utilizzando due magneti permanenti aventi diverse magnetizzazioni, oppure ricorrendo a sensori integrati presentanti un diverso guadagno interno di segnale .
Secondo un'ulteriore, alternativa, i magneti Ila e llb sono preferibilmente uguali fra loro, ed i sensori 14a e 14b sono di tipo programmabile e parimenti preferibilmente uguali fra loro. In questo caso la desiderata relazione fra i segnali forniti da due sensori è ottenibile mediante una loro diversa programmazione (in termini di ampiezza del segnale d'uscita in funzione della posizione angolare) . Questa soluzione è inoltre vantaggiosa per il fatto che consente di predisporre agevolmente il dispositivo ad operare secondo modalità diverse, ad esempio su un campo angolare di 60° che è tipico per le motociclette, oppure su un campo angolare di 85° che è tipico per gli scooter, e ciò senza dover modificare la meccanica del dispositivo.
Con riferimento alla figura 1 i due sensori suddetti sono nell'uso collegati ad un'unità elettronica esterna di elaborazione ECU, predisposta per acquisire ed analizzare i segnali forniti da tali sensori, e per pilotare corrispondentemente associati dispositivi attuatorì AD, quali dispositivi iniettori di carburante del motore di un motoveicolo .
Il collegamento fra il dispositivo di comando a manopola 1 e l’unità ECU può essere realizzato mediante un cablaggio fuoriuscente dal dispositivo attraverso una formazione a pipa 16, o tramite un cablaggio accoppiato in modo disaccoppiabile ad un connettore elettrico integrato nel dispositivo.
L'unità di elaborazione ECU è in particolare predisposta per utilizzare il segnale fornito da un sensore come segnale di comando indicativo dell·'entità desiderata dall<1>utilizzatore in relazione ad un'associata grandezza fisica controllata, e per utilizzare il segnale fornito dall'altro sensore come segnale di controllo atto a consentire il rilevamento del verificarsi di anomalie di funzionamento o guasti quando i due segnali non risultino più correlati fra loro secondo la relazione predeterminata. Può in effetti accadere che, ad esempio per effetto di un forte campo magnetico esterno al dispositivo, la relazione predeterminata fra i due segnali non risulti soddisfatta ed in tal caso l'unità ECU è in grado di rilevare il verificarsi della condizione di funzionamento anomalo, e di prendere eventuali provvedimenti di sicurezza.
Con ciò, il dispositivo di comando a manopola secondo la presente invenzione presenta un comportamento altamente affidabile e sicuro.
Convenientemente in una variante di realizzazione non illustrata il dispositivo può comprendere un ulteriore sensore o switch o, preferibilmente, un'ulteriore coppia di sensori o switch, cooperanti anch'essi con i magneti Ila e llb per generare nel funzionamento un ulteriore segnale o coppia di segnali per realizzare una ridondanza di informazioni in corrispondenza della zona del regime di minimo del motore. Anche tale ulteriore sensore, o tale ulteriore coppia di sensori può essere, vantaggiosamente, di tipo programmabile. In alternativa può essere utilizzato anche uno switch di prossimità, ovvero una coppia di switch di prossimità.
Con riferimento alla figura 3, con 17 e 18 sono indicati due anelli torici di tenuta, il primo dei quali è interposto fra l'anello 5 e l'adiacente estremità dell'elemento tubolare stazionario 4, e il secondo dei quali è interposto fra la periferia dell'anello 5 e la superficie interna del mantello 4d dell'elemento tubolare 4. Tali anelli 17 e 18 assicurano un'efficace azione di sigillatura a tenuta della regione in cui si estende la piastra 12 con i sensori 14a e 14b ed i circuiti a questi associati. Si osserva che entrambi i suddetti anelli realizzano un'azione di tenuta statica, cioè fra parti relativamente stazionarie.
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari dì realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione, come definito nelle annesse rivendicazioni.
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di comando a manopola {1), particolarmente per motoveicoli, comprendente una parte statorica (2) operativamente stazionaria, una parte rotorìca impugnabile (3), montata in modo manualmente girevole intorno ad un asse (A-A) rispetto alla parte statorica (2), contro l'azione di mezzi elastici di contrasto (13) tendenti a richiamare la parte rotorica (3) verso una posizione angolare relativa di riposo, primi e secondi mezzi magnetici permanenti (Ila, llb) connessi alla parte rotorica (3) in rispettivi campi angolari distinti, intorno a detto asse (A-A), ed atti a generare rispettive distribuzioni angolari predeterminate dì intensità di campo magnetico intorno a detto asse (A-A), primi e secondi mezzi sensori di campo magnetica (14a, 14b) connessi alla parte statorica (2) in rispettive posizioni angolari distinte, intorno a detto asse (A-A), ed associati ai primi e rispettivamente ai secondi mezzi magnetici permanenti (Ila, llb) per fornire, quando la parte rotorica (3) viene ruotata per un certo angolo rispetto alla parte statorica (2), un primo e rispettivamente un secondo segnale elettrico indicativi della posizione angolare relativa della parte rotorica (3); detti primo e secondo segnale essendo correlati fra loro secondo una relazione predeterminata in modo tale per cui uno di detti segnali è atto ad essere utilizzato come segnale di comando indicativo dell'entità desiderata dall'utilizzatore di un'associata grandezza fisica controllata, e l'altro segnale è atto ad essere utilizzato come segnale di controllo idoneo a consentire il rilevamento del verificarsi di anomalie di funzionamento o guasti quando detti segnali risultino non più correlati fra loro secondo detta relazione predeterminata.
- 2. Dispositivo di comando a manopola secondo la rivendicazione 1, in cui la parte rotorica (3) e la parte statorica (2) sono fra loro accoppiate tramite i mezzi elastici di contrasto (13) in modo tale per cui a partire da detta posizione angolare relativa di riposo la parte rotorica (3) è suscettibile di compiere una corsa iniziale predeterminata sostanzialmente a vuoto.
- 3. Dispositivo dì comando a manopola secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti primi e secondi mezzi sensori di campo magnetico (14a, 14b) sono sensori ad effetto Hall.
- 4 . Dispositivo dì comando a manopola secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un ulteriore mezzo sensore e preferibilmente due ulteriori mezzi sensori associati a detti magneti (14a, 14b) per provvedere un ulteriore segnale ovvero due ulteriori segnali in corrispondenza del campo angolare di posizione della parte rotorica (3) corrispondente al campo di funzionamento al regime di minimo del motore del motoveicolo.
- 5. Dispositivo di comando a manopola secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi sensori (14a, 14b) sono di tipo programmabile.
- 6. Dispositivo di comando a manopola secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi elastici dì contrasto comprendono una molla elicoidale (13) operante a torsione.
- 7. Dispositivo di comando a manopola, particolarmente per motoveicoli, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati .
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