ITTO20011164A1 - Attuatore a vite con freno. - Google Patents

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ITTO20011164A1 IT2001TO001164A ITTO20011164A ITTO20011164A1 IT TO20011164 A1 ITTO20011164 A1 IT TO20011164A1 IT 2001TO001164 A IT2001TO001164 A IT 2001TO001164A IT TO20011164 A ITTO20011164 A IT TO20011164A IT TO20011164 A1 ITTO20011164 A1 IT TO20011164A1
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Carl Vissers
Nico Kollaard
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Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:
“Attuatore a vite con freno”
DESCRIZIONE
L'invenzione si riferisce ad un attuatore a vite, comprendente un corpo esterno, un meccanismo a vite con una vite ed una madrevite, una delle quali è supportata in modo girevole rispetto al corpo esterno, ed un motore che è collegato in modo azionabile al meccanismo a vite, un dispositivo di bloccaggio meccanico comprendente un elemento di arresto ed un elemento girevole collegato ad un componente girevole del motore e/o del meccanismo a vite, ed un mezzo di controllo per spostare detto elemento dì arresto tra una posizione di bloccaggio ed una posizione libera.
Un tale attuatore a vite è noto da WO-A-OO/42333 e può essere applicato per diversi scopi, ad esempio per l'azionamento del freno di un veicolo, di un innesto a frizione di un veicolo, ecc. In alcuni casi si desidera fissare l'attuatore a vite in una posizione specifica così da mantenere il componente che viene azionato in una condizione desiderata. Ad esempio si cita la condizione di frenatura di parcheggio a lungo termine per il freno di stazionamento di un veicolo.
In genere non si desidera mantenere il motore di un attuatore a vite in una condizione costantemente energizzata (sotto tensione) per mantenere la condizione desiderata; ad esempio, nel caso di un motore ad attivazione elettrica, la batterìa si scaricherebbe.
Lo scopo dell'invenzione è di realizzare un attuatore a vite che prevede la possibilità di fissaggio prolungato della posizione in un modo efficiente.
Questo scopo è raggiunto dal fatto che è previsto un meccanismo di riduzione ad ingranaggi, una delle cui ruote dentate porta i denti per l'impegno con l'elemento di arresto.
L’elemento di arresto dell'attuatore a vite secondo l'invenzione può essere utilizzato per fissare il meccanismo a vite in una posizione specifica; non è quindi necessario mantenere il motore in una condizione attivata, il che significa che la sorgente di energia può essere risparmiata.
Il mezzo di bloccaggio meccanico può essere realizzato in modi diversi, ad esempio come componenti ad attrito. Preferibilmente l'elemento girevole comprende dei denti che vengono impegnati dall’elemento di arresto nella posizione di bloccaggio. Tali denti possono essere orientati sia radialmente o assialmente.
Può essere previsto un sensore che rileva rotazioni del componente girevole attraverso ì denti di questo.
Secondo una prima forma di realizzazione, il dispositivo di bloccaggio può essere azionato tramite un elettromagnete che è trattenuto nella posizione di bloccaggio sotto l’influenza di una molla. Quando l'elettromagnete viene attivato, esso mantiene il dispositivo di bloccaggio nella sua posizione libera.
Secondo una seconda forma di realizzazione, i mezzi di bloccaggio comprendono un elemento di azionamento girevole assialmente fisso che impegna l’elemento di arresto tramite elementi di rotolamento che sono in contatto con piste di rotolamento su superfici affacciate dell'elemento di azionamento e dell’elemento di arresto, le piste di rotolamento di almeno uno tra l’elemento di azionamento e l’elemento di arresto costituendo rampe che hanno una pendenza continua in direzione circonferenziale, in modo tale per cui ruotando avanti ed indietro l'elemento di azionamento, l’elemento di arresto viene mosso di moto alternato.
L’elemento di arresto e l’elemento di azionamento sono liberamente girevoli l’uno rispetto all’altro entro un arco di rotazione limitato definito da un arresto terminale, in modo tale che l’elemento di arresto viene ruotato insieme all’elemento di azionamento dopo che l’elemento di arresto è stato spostato dall'elemento di azionamento ed è stato portato nella posizione di bloccaggio nella quale esso è rotazionalmente fissato al componente girevole del motore. In quella posizione anche la vite viene ruotata.
L’elemento di azionamento è collegato ad un meccanismo di freno a mano. Preferibilmente il meccanismo di freno a mano comprende un cavo che è avvolto attorno all’elemento di azionamento o attorno ad un albero collegato a questo.
I movimenti suddetti dell'elemento di arresto sono resi possibili dal fatto che esso è supportato in modo girevole su un albero collegato al meccanismo a vite, secondo un accoppiamento rotazionale che realizza una connessione in rotazione tra l'elemento di arresto e l’albero fino ad un valore di coppia di soglia, e che permette rotazioni relative al di sopra di tale valore di coppia di soglia.
A tale proposito, l'accoppiamento a rotazione comprende una parte appiattita sull’albero ed un elemento di precarico accolto in un foro radiale sull'elemento di arresto, detto elemento di precarico essendo elasticamente spinto in impegno con la parte appiattita.
L’invenzione si riferisce anche ad una pinza freno, comprendente un corpo esterno e due pastiglie freno opposte, un meccanismo a vite con una vite ed una madrevite, una delle quali è supportata in modo girevole rispetto al corpo esterno, ed un motore che è collegato in modo azionabile al meccanismo a vite.
Secondo l'invenzione, è previsto un meccanismo di bloccaggio meccanico comprendente un elemento di arresto ed un elemento girevole collegato ad un componente girevole del motore e/o del meccanismo a vite, ed un mezzo di comando per spostare detto elemento di arresto tra una posizione di bloccaggio ed una posizione libera.
L’invenzione verrà ora descritta ulteriormente facendo riferimento alle forme di realizzazione illustrate nelle figure.
La figura 1 mostra una sezione di una prima forma di realizzazione della pinza freno secondo l'invenzione.
Le figure 2-4 illustrano viste in parziale spaccato di una seconda forma di realizzazione.
Le figure 5-7 mostrano dettagli delle fasi di comando della forma di realizzazione secondo le figure 2-4.
La pinza freno illustrata nella figura 1 comprende un attuatore a vite avente una madrevite 5 che per mezzo di sfere 28 supporta in modo girevole una vite 6. La madrevite 5 e la vite 6 hanno gole 31 del tipo opportunamente conformato ad elica.
Il motore elettrico 7 ha uno statore 8 collegato al corpo esterno 1 , ed un rotore 9 che è supportato su un manicotto girevole 17. il manicotto girevole 17 è montato in modo girevole su un manicotto interno stazionario 13. Il manicotto interno 13 comprende piste 18 per i cuscinetti 19; in alternativa il manicotto 13 potrà ovviamente portare gli anelli interni di cuscinetti separati.
Il manicotto interno 13 ha una flangia 14 che si estende verso l’esterno e che è trattenuta tra uno spallamelo di supporto 11 sporgente radialmente verso l’interno dell’involucro 1, ed una flangia 15 della madrevite sporgente radialmente verso l'esterno.
La flangia 15 della madrevite sporgente radialmente verso l’esterno, così come la flangia 14 del manicotto 13, sono accolte all'interno di una cavità cilindrica 10 nel corpo esterno 1. Lo spallamento di supporto 11 sporge radialmente verso l'interno rispetto alla parete della cavità cilindrica 10.
Nella cavità cilindrica 10 è trattenuto in modo non girevole uno stantuffo cilindrico 22 entro il quale è accolta una testa di azionamento 29. La testa di azionamento 29 impegna la vite 6 dell’attuatore a vite 4 ed è accoppiata allo stantuffo cilindrico 22 tramite un supporto girevole 23.
Attivando il motore 7, il rotore 9 aziona la vite 6 dell’attuatore a vite 4 attraverso un albero 26. L'albero 26 è collegato da una parte ad un meccanismo di riduzione di ingranaggi 20 die è azionato dal rotore 9 attraverso il manicotto girevole 17 e la flangia 24 sporgente internamente di questo. Dall’altra parte l'albero centrale di azionamento 26 si estende in una cavità cilindrica 27 della vite 6; l’albero 26 è accoppiato in modo non girevole alla vite 6 tramite un accoppiamento scanalato 60.
Di conseguenza la vite 6 viene ruotata e spostata verso l’esterno così da avvicinare la pastiglia freno 3 alla pastiglia freno 2 per esercitare un'azione frenante su di un disco freno (non illustrato).
Come conseguenza degli sforzi di compressione così esercitati sulla madrevite 5, il manicotto stazionario di supporto 13 è trattenuto stabilmente pinzato contro lo spallamento di supporto 11 del corpo esterno 1.
Al fine di compensare disallineamenti, che potrebbero essere nocivi alle piste di rotolamento ed alle sfere dell’attuatore a vite, la flangia 14 del manicotto 13 così come la flangia 15 della madrevite possono essere incurvate preferìbilmente lungo la superficie di una sfera ideale, così da permettere adattamenti di una certa misura dell’attuatore a vite 4 insieme al rotore 9 ed al meccanismo di riduzione ad ingranaggi 20.
Al fine di ottenere un’applicazione funzionale a lungo termine per un freno di stazionamento, una ruota dentata 42 del meccanismo di riduzione ad ingranaggi 20 è provvista di denti 45 che possono essere impegnati da un elemento di arresto non girevole 41, in particolare dai denti 54 di questo. L’elemento di arresto 41, assialmente mobile parallelamente all’albero 26, viene spostato in una posizione passiva ad opera di un elettromagnete fisso 44 che viene attivato quando il freno di stazionamento non è operativo.
Non appena il freno di stazionamento viene attivato, l’elettromagnete 44 viene disattivato causando l’impegno dell'elemento di arresto 41 con i denti 45 della ruota dentata 42 per effetto di una molla di compressione 48. Bloccando la rotazione della ruota dentata 42 si blocca così l'attuatore per mantenere l'azione frenante di stazionamento.
Le figure 2-4 mostrano una pinza freno che in larga misura corrisponde alla pinza freno come illustrata nella figura 1. Tuttavia, il dispositivo di comando che blocca l’attuatore in condizione frenata è stato realizzato in modo diverso; esso non è attivato per mezzo di un elettromagnete, ma in modo puramente meccanico.
Il dispositivo di bloccaggio comprende un elemento di azionamento girevole 55 assialmente fisso che è montato sull’albero 26. Tale elemento di azionamento 55 impegna l’elemento di arresto 41 tramite elementi di rotolamento 56. Questi elementi di rotolamento 56 sono accolti in piste di rotolamento 58 dell'elemento di azionamento 55 aventi profondità costante, ed anche in piste di rotolamento 57 dell'elemento di arresto 41 che sono configurate a rampa, cioè con profondità crescente in modo continuo.
L’elemento di azionamento 55 è collegato ad un cavo di puleggia 52 che è avvolto attorno all’elemento di azionamento 55. Quando si tira il cavo puleggia 52, l’elemento di azionamento 55 viene ruotato, il che porta ad un aumento della distanza in direzione assiale dell’elemento di arresto 41 rispetto a detto elemento di azionamento 55 tramite le piste di rotolamento 57, 58 e gli elementi di rotolamento 56. L’elemento di arresto 41 comprende denti 54, che in questo modo vengono portati ad impegnarsi con i denti 45 della ruota dentata 42.
L’elemento di arresto 41 è inizialmente trattenuto in modo non girevole rispetto all'albero 26 per mezzo di un accoppiamento rotazionale. Tale accoppiamento rotazionale comprende una parte appiattita 59 sull’albero 26, ed una sfera precaricata 50 che è spinta elasticamente a contatto con la parte appiattita 59 per mezzo della molla ad elica 62. Sia la sfera 50 che la molla ad elica 62 sono accolte all’interno di una cavità cilindrica radiale 61 dell’elemento di arresto 41.
Per mezzo di questo accoppiamento a rotazione, l'elemento di arresto 41 è inizialmente trattenuto in modo non girevole rispetto all’albero 26, anche quando l'elemento di azionamento 55 viene ruotato così da spostare l’elemento di arresto 41 verso la ruota dentata 42. Dopo che l’elemento di azionamento 55 è stato ruotato di una certa distanza, una sua rotazione libera rispetto all’elemento di arresto 41 è impedita per mezzo di un arresto terminale (vedere figure 5-7). Con una rotazione ulteriore, l’elemento di arresto 41 viene ruotato insieme alla ulteriore rotazione dell'elemento di azionamento 55, per cui la vite 6 del meccanismo a vite 4 viene ruotata e quindi si può ottenere un'azione di frenatura manuale.
Nelle figure 5-7 sono illustrati i vari passi per il raggiungimento dell’azione di frenatura manuale tramite l’elemento di azionamento 55 e l’elemento di arresto 41. L’elemento di azionamento 55 comprende un perno 63 che sporge in una scanalatura 65 dell’elemento di arresto 41. La figura 5 mostra la posizione di arresto del dispositivo di bloccaggio in questione, cioè senza l'applicazione di un’azione di frenatura manuale.
La figura 6 illustra la rotazione iniziale dell'elemento di azionamento 55 rispetto all'elemento di arresto 41, il quale è trattenuto in modo rotazionalmente fisso sull’albero 26 per mezzo dell’accoppiamento a rotazione (vedere figure 2-4). Pertanto l’elemento di arresto 41 viene spinto in allontanamento dall’elemento di azionamento 55 come descritto in precedenza, nella direzione della freccia. Di conseguenza i denti 54 dell’elemento di arresto 41 arrivano ad ingranarsi con i denti 45 della ruota dentata 42.
Una ulteriore rotazione dell'elemento di azionamento 55 fa ruotare anche l'elemento di arresto 41 , per il fatto che il perno 63 è in battuta con l’estremità della scanalatura 65 (arresto terminale). L'elemento di arresto 41 viene quindi ruotato insieme alla ulteriore rotazione dell’elemento di azionamento 55, per cui si ottiene una rotazione dei denti 54 e quindi una rotazione dei denti 45 e della ruota dentata 42.
Di conseguenza viene ruotata la vite 6 del meccanismo a vite, ottenendo così un'azione frenante.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Attuatore a vite, comprendente un corpo esterno (1), un meccanismo a vite (4) con una vite (6) ed una madrevite (5), una delle quali è supportata nel modo girevole rispetto al corpo esterno (1), un motore (7) che è collegato in modo azionabile al meccanismo a vite (4), un dispositivo di bloccaggio meccanico comprendente un elemento di arresto (41) ed un elemento girevole (42) collegato ad un componente girevole del motore (7) e/o del meccanismo a vite (4), e mezzi di comando per spostare detto elemento di arresto (41 ) tra una posizione di bloccaggio ed una posizione libera, caratterizzato dal fatto che è previsto un meccanismo di riduzione ad ingranaggi (20), una delle cui ruote dentate (42) porta denti (45) atti ad impegnarsi con l’elemento di arresto (41).
  2. 2. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 1, in cui l’elemento girevole (42) comprende denti (45) che sono impegnati dall’elemento di arresto (41 ) nella posizione di bloccaggio.
  3. 3. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 2, in cui i denti (45) sono orientati radialmente.
  4. 4. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 2, in cui i denti (45) sono orientati assialmente.
  5. 5. Attuatore a vite secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui è previsto un sensore che rileva rotazioni del componente girevole tramite i denti di questo.
  6. 6. Attuatore a vite secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui l'elemento di arresto (41 ) è mobile in avvicinamento ed in allontanamento rispetto all'elemento girevole (42) tramite dei mezzi di comando.
  7. 7. Attuatore a vite secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di comando comprendono un elettromagnete (44).
  8. 8. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 7, in cui i mezzi di comando comprendono un elemento di azionamento girevole (55) assialmente fisso che impegna l'elemento di arresto (41) tramite elementi di rotolamento (56) che sono in contatto con piste di rotolamento (57, 58) sulle superfici affacciate dell’elemento di azionamento (55) dell’elemento di arresto (41), le piste di rotolamento (57) di almeno uno tra l'elemento di azionamento e l’elemento di arresto (41) costituendo rampe che hanno una pendenza continua nella direzione circonferenziale, in modo tale per cui ruotando avanti e indietro l’elemento di azionamento (55), l’elemento di arresto (41) viene mosso assialmente avanti e indietro.
  9. 9. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 8, in cui l’elemento di arresto (41) e l'elemento di azionamento (55) sono liberamente girevoli l’uno rispetto all’altro entro un arco di rotazione limitato definito da un arresto terminale (63, 65), in modo tale per cui l’elemento di arresto (41) viene ruotato insieme all’elemento di azionamento (55) dopo che l’elemento di arresto (41) è stato spostato dall’elemento di azionamento (55) ed è stato portato nella posizione di bloccaggio in cui esso è rotazionalmente fìsso rispetto al componente girevole del motore (7).
  10. 10. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 9, in cui l’elemento di azionamento (55) è collegato ad un meccanismo di freno a mano.
  11. 11. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 10, in cui il meccanismo di freno a mano comprende un cavo (52) che è avvolto attorno all'elemento di azionamento (55) o attorno ad un albero collegato a questo.
  12. 12. Attuatore a vite secondo una qualunque delle rivendicazioni 7-11, in cui l’elemento di arresto (41) è supportato in modo girevole su un albero (26) collegato al meccanismo a vite, dove un accoppiamento a rotazione realizza un collegamento a rotazione tra l'elemento di arresto (41 ) e l'albero (26) fino al raggiungimento di un valore di coppia di soglia, e che permette rotazioni relative al di sopra di detto valore di coppia di soglia.
  13. 13. Attuatore a vite secondo la rivendicazione 12, in cui l’accoppiamento a rotazione comprende una parte appiattita (59) sull’albero (26) ed un elemento di precarico (50) accolto in un foro radiale (61) dell’elemento di arresto (41), detto elemento di precarico (50) essendo spinto elasticamente in impegno con la parte appiattita (59).
  14. 14. Pinza freno comprendente un pezzo ad artiglio avente due pastiglie freno opposte ed un attuatore a vite secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, detto attuatore a vite comprendendo un corpo esterno (1) collegato al pezzo ad artiglio, un meccanismo a vite (4) con una vite (6) ed una madrevite (5), una delle quali è supportata in modo girevole rispetto al corpo esterno (1), ed un motore (7) che è collegato in modo azionabile al meccanismo a vite, caratterizzato dal fatto che è previsto un dispositivo di bloccaggio meccanico comprendente un elemento di arresto (41) ed un elemento girévole (42) collegato ad un componente girevole del motore (7) e/o del meccanismo a vite (4), e mezzi di comando per spostare detto elemento di arresto (41) tra una posizione di bloccaggio ed una posizione libera.
  15. 15. Pinza freno secondo la rivendicazione 14, in cui è previsto un meccanismo di riduzione ad ingranaggi (20), una delle cui ruote dentate (42) porta i denti (45) atti ad impegnarsi con l’elemento di arresto (41).
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