ITMI20092141A1 - SAFETY CLUTCH PARTICULARLY FOR AGRICULTURAL MACHINES - Google Patents
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Description
Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale Description of a patent application for an industrial invention
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad una frizione di sicurezza particolarmente per macchine agricole. The present invention refers to a safety clutch particularly for agricultural machinery.
Sono note frizioni di sicurezza per macchine agricole in cui la leva di comando del cambio viene azionata per innestare la frizione ed rilasciata per disinnestarla. Safety clutches for agricultural machinery are known in which the gearbox control lever is operated to engage the clutch and released to disengage it.
In sostanza l’operatore per assicurare la trasmissione del moto dall’albero motore all’albero del cambio deve tenere premuta una apposita leva di comando del cambio. Basically, the operator must hold down a special gear lever to ensure the transmission of motion from the crankshaft to the gearbox shaft.
Ciò garantisce che nel caso in cui l’operatore rilasci per qualunque motivo la presa dalla leva di comando, la trasmissione del moto si interrompe e la macchina si arresta. This ensures that in the event that the operator releases the grip from the control lever for any reason, the motion transmission stops and the machine stops.
Questa tipologia di frizione presenta generalmente un accoppiamento ad elevato attrito tra un cono ed un controcono. Un primo inconveniente lamentato da una frizione di sicurezza di questo tipo è legato allo sforzo manuale richiesto per tenere premuta la leva di comando. This type of clutch generally has a high friction coupling between a cone and a counter-cone. A first drawback complained of by a safety clutch of this type is linked to the manual effort required to keep the control lever pressed.
Essendo spesso lo sforzo prolungato, si può generare un eccessivo affaticamento della mano che costringe l’operatore ad effettuare ripetute soste di riposo e successivi riavvii della macchina con conseguente allungamento dei tempi necessari per portare a termine l’operazione a cui è preposta la macchina. As the effort is often prolonged, excessive hand fatigue can be generated which forces the operator to make repeated rest stops and subsequent restarts of the machine with consequent lengthening of the time required to complete the operation for which the machine is responsible.
Un ulteriore inconveniente è legato al talora eccessivo surriscaldamento della frizione che da una lato mina l’integrità strutturale e funzionale della frizione stessa e dall’altro costringe nuovamente l’operatore ad effettuare soste per consentirne il raffreddamento. A further drawback is related to the sometimes excessive overheating of the clutch which on the one hand undermines the structural and functional integrity of the clutch itself and on the other forces the operator to make stops again to allow it to cool.
Sono note anche frizioni elettromagnetiche a molla avvolgente in cui l’eccitazione di una bobina causa il serraggio della molla attorno ai mozzi dell’albero di conduzione e dell’albero condotto rendendoli solidali in rotazione. Electromagnetic clutches with winding springs are also known in which the excitation of a coil causes the spring to tighten around the hubs of the driving shaft and the driven shaft, making them integral in rotation.
Questo sistema richiede la disponibilità di una fonte di alimentazione elettrica e può perdere efficacia in presenza di contaminanti ambientali o altri disturbi esterni che possono alterare il segnale elettrico di eccitazione della bobina. This system requires the availability of an electrical power source and may lose effectiveness in the presence of environmental contaminants or other external disturbances that can alter the coil's electrical excitation signal.
Compito tecnico che si propone la presente invenzione è, pertanto, quello di realizzare una frizione di sicurezza particolarmente per macchine agricole che consenta di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati della tecnica nota. The technical task proposed by the present invention is therefore to provide a safety clutch particularly for agricultural machines which allows to eliminate the technical drawbacks complained of in the known art.
Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione è quello di realizzare una frizione di sicurezza particolarmente per macchine agricole che possa essere comandata manualmente dall’operatore anche per un tempo prolungato in modo confortevole e con un carico alla mano ridotto. As part of this technical task, an aim of the invention is to create a safety clutch particularly for agricultural machinery that can be controlled manually by the operator even for a prolonged time in a comfortable way and with a reduced hand load.
Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare una frizione di sicurezza particolarmente per macchine agricole in grado funzionare in modo duraturo, affidabile ed efficace e che presenti un funzionamento estremamente pratico e sicuro. Another purpose of the invention is to provide a safety clutch particularly for agricultural machines capable of lasting, reliable and effective operation and which has an extremely practical and safe operation.
Il compito tecnico, nonché questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando una frizione di sicurezza particolarmente per macchine agricole conforme alla rivendicazione 1. The technical task, as well as these and other purposes, according to the present invention are achieved by providing a safety clutch particularly for agricultural machinery according to claim 1.
Altre caratteristiche della presente invenzione sono definite, inoltre, nelle rivendicazioni successive. Other characteristics of the present invention are also defined in the subsequent claims.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva della frizione di sicurezza per macchina agricola secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui: Further features and advantages of the invention will become more evident from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the safety clutch for agricultural machinery according to the invention, illustrated by way of non-limiting example in the attached drawings, in which:
- la figura 1 mostra una vista in sezione in alzato laterale della frizione di sicurezza conforme al presente trovato nella sua posizione di disinnesto; e Figure 1 shows a sectional side elevation view of the safety clutch according to the present invention in its disengagement position; And
- la figura 2 mostra una vista in sezione in alzato laterale della frizione di sicurezza di figura 1 nella sua posizione di innesto. Con riferimento alle figure citate, viene mostrata una frizione di sicurezza particolarmente per una macchina agricola indicata complessivamente con il numero di riferimento 1. Figure 2 shows a sectional side elevation view of the safety clutch of Figure 1 in its engagement position. With reference to the aforementioned figures, a safety clutch is shown particularly for an agricultural machine indicated as a whole with the reference number 1.
La frizione di sicurezza 1 dell’invenzione trova applicazione preferibilmente per macchine agricole di media piccola potenza, non oltre 20 CV. The safety clutch 1 of the invention is preferably applied to medium-low power agricultural machines, not over 20 HP.
La frizione di sicurezza 1, del tipo normalmente disinnestata, comprende un elemento di conduzione 2 rotabile attorno ad un asse 3 ed un elemento condotto 4 rotabile anch’esso attorno all’asse 3. Uno spintore 6 è supportato dall’elemento condotto 4 in modo liberamente rotabile attorno all’asse 3 lungo cui è mobile tra una posizione di disinnesto frizione ed una posizione di innesto frizione in cui una sua superficie 7 di presa della rotazione si impegna con una superficie 8 di trasmissione della rotazione presente sull’elemento di conduzione 2. The safety clutch 1, of the normally disengaged type, comprises a driving element 2 rotatable around an axis 3 and a driven element 4 also rotatable around the axis 3. A pusher 6 is supported by the driven element 4 so freely rotatable around the axis 3 along which it is movable between a clutch disengagement position and a clutch engagement position in which one of its rotation gripping surface 7 engages with a rotation transmission surface 8 present on the driving element 2 .
Lo spintore 6 è spostabile verso la posizione di innesto frizione in contrasto ad un elemento di richiamo 23 elasticamente deformabile atto a riportarlo automaticamente nella posizione di disinnesto frizione. The pusher 6 can be moved towards the clutch engagement position in contrast to an elastically deformable return element 23 adapted to automatically return it to the clutch disengagement position.
La superficie di presa della rotazione 7 presente sullo spintore 6 e la superficie di trasmissione della rotazione 8 presente sull’elemento di conduzione 2 possono essere coniche, come mostrato, oppure piane. The gripping surface of the rotation 7 present on the pusher 6 and the transmission surface of the rotation 8 present on the conduction element 2 can be conical, as shown, or flat.
Una molla di torsione ad elica cilindrica 9 è agganciata allo spintore 6 e all’elemento condotto 4. A cylindrical helix torsion spring 9 is attached to the pusher 6 and to the driven element 4.
La molla di torsione 9 è avvolta in parte attorno all’elemento di conduzione 2 ed in parte attorno all’elemento condotto 4 sui quali è serrabile per renderli solidali in rotazione per effetto della rotazione dello spintore assiale 6 rispetto all’elemento condotto 4 generata dall’impegno della superficie di presa 7 con la superficie di trasmissione 8. The torsion spring 9 is wound partly around the driving element 2 and partly around the driven element 4 on which it can be tightened to make them integral in rotation due to the rotation of the axial pusher 6 with respect to the driven element 4 generated by the engagement of the gripping surface 7 with the transmission surface 8.
La molla di torsione 9 è più precisamente avvolta attorno a superfici cilindriche 17, 18 esterne dell’elemento di conduzione 2 e dell’elemento condotto 4 aventi generatrici assiali l’una sul prolungamento dell’altra. The torsion spring 9 is more precisely wound around cylindrical surfaces 17, 18 external of the conduction element 2 and of the driven element 4 having axial generators one on the extension of the other.
La molla di torsione 9 presenta spire di sezione rettangolare o quadrata che assicurano una elevata superficie di contatto con l’elemento di conduzione 2 e con l’elemento condotto 4. The torsion spring 9 has coils of rectangular or square section which ensure a high contact surface with the conduction element 2 and with the driven element 4.
L’elemento condotto 4 è formato in più parti e nello specifico comprende un primo mozzo 10 presentante la superficie cilindrica 18 su cui è calzato lo spintore 6 in modo assialmente mobile e liberamente rotabile attorno all’asse 3, ed un secondo mozzo 13 vincolato in modo assialmente scorrevole al primo mozzo 10 con cui risulta solidale in rotazione. The driven element 4 is formed in several parts and specifically comprises a first hub 10 having the cylindrical surface 18 on which the pusher 6 is fitted in an axially movable and freely rotatable way around the axis 3, and a second hub 13 constrained in axially sliding way to the first hub 10 with which it is integral in rotation.
L’elemento elasticamente cedevole 23 è una guarnizione perimetrale portata esternamente dal primo mozzo 10 e rimovibilmente impegnabile in una sede 24 di forma coniugata ricavata sulla superficie interna dello spintore 6 in corrispondenza della posizione di disinnesto frizione. The elastically yielding element 23 is a perimeter gasket carried externally by the first hub 10 and removably engageable in a seat 24 with a conjugate shape obtained on the internal surface of the pusher 6 in correspondence with the clutch disengagement position.
Lo spintore 6 in particolare ha una conformazione esterna di cilindro coassiale all’asse 3 e presenta internamente in corrispondenza di una sua estremità la superficie di presa della rotazione 7. The pusher 6 in particular has an external conformation of a cylinder coaxial to the axis 3 and internally has the rotation gripping surface 7 at one of its ends.
Lo spintore 6 è supportato dal primo mozzo 10 tramite un cuscinetto a sfere 33 avente una ralla radialmente esterna 34 ricavata in pezzo unico con lo spintore 6 ed una ralla radialmente interna 35 avente una superficie interna cilindrica 36 combaciante con la superficie cilindrica 18 del primo mozzo 10 lungo cui è assialmente scorrevole. The pusher 6 is supported by the first hub 10 by means of a ball bearing 33 having a radially external washer 34 formed in a single piece with the pusher 6 and a radially internal washer 35 having a cylindrical internal surface 36 mating with the cylindrical surface 18 of the first hub 10 along which it is axially sliding.
L’unione tra il primo mozzo 10 ed il secondo mozzo 13 può essere realizzata tramite brocciatura. The union between the first hub 10 and the second hub 13 can be achieved by broaching.
Il secondo mozzo 13 è in particolare destinato all’accoppiamento con l’albero del cambio (non mostrato) della macchina agricola. Il secondo mozzo 13 porta una flangia 15 di azionamento dello spintore 6. The second hub 13 is in particular intended for coupling with the gear shaft (not shown) of the agricultural machine. The second hub 13 carries a flange 15 for actuating the pusher 6.
La flangia 15 è un disco calzato sul secondo mozzo 13 e bloccato contro una spalla 16 perimetrale esterna di questo. The flange 15 is a disc fitted on the second hub 13 and locked against an external perimeter shoulder 16 of the latter.
Il secondo mozzo 13 porta inoltre un cuscinetto 39 di presa di una forza di spinta assiale F per l’innesto della frizione. The second hub 13 also carries a bearing 39 for gripping an axial thrust force F for engagement of the clutch.
Il cuscinetto 39 di presa della forza di spinta assiale F è calzato sul secondo mozzo 13 e bloccato contro la flangia 15 in modo tale da trattenerla in battuta contro la spalla 16. The bearing 39 for taking the axial thrust force F is fitted on the second hub 13 and locked against the flange 15 in such a way as to hold it abut against the shoulder 16.
Anche l’elemento di conduzione 2 è preferibilmente formato in più parti e comprende un terzo mozzo 19 presentante la superficie di trasmissione 8 e la superficie cilindrica esterna 17, ed un blocco 21 atto al supporto di una vite 22 e calettato nel terzo mozzo 19. The driving element 2 is also preferably formed in several parts and comprises a third hub 19 having the transmission surface 8 and the external cylindrical surface 17, and a block 21 suitable for supporting a screw 22 and keyed in the third hub 19.
Il blocco 21 si protrae all’interno del primo mozzo 10 con cui si impegna in modo tale da bloccarne lo spostamento nella direzione dell’asse 3 ma non la rotazione attorno all’asse 3. Block 21 extends inside the first hub 10 with which it engages in such a way as to block its movement in the direction of axis 3 but not rotation around axis 3.
Più precisamente per impedire la traslazione assiale del primo mozzo 10, il blocco 21 presenta una nervatura perimetrale esterna 25 introdotta in una guida 29 ricavata tra una spalla 26 della superficie laterale interna del primo mozzo 10 ed un anello di blocco 27 fissato alla superficie laterale esterna del primo mozzo 10 a breve distanza dalla spalla 26. La nervatura 25 è separata dalla spalla 26 e dall’anello di blocco 27 tramite apposite rondelle 28. Tra la superficie laterale interna del primo mozzo 10 e la superficie laterale esterna del blocco 21 è invece presente un cuscino a rulli 30 che coadiuva la rotazione relativa tra le due parti. More precisely, to prevent the axial translation of the first hub 10, the block 21 has an external perimeter rib 25 introduced into a guide 29 formed between a shoulder 26 of the internal lateral surface of the first hub 10 and a block ring 27 fixed to the external lateral surface of the first hub 10 at a short distance from the shoulder 26. The rib 25 is separated from the shoulder 26 and from the locking ring 27 by means of suitable washers 28. Between the internal lateral surface of the first hub 10 and the external lateral surface of the block 21 is instead there is a roller cushion 30 which assists the relative rotation between the two parts.
Il terzo mozzo 19 è destinato all’accoppiamento con l’albero motore della macchina agricola tramite serraggio della vite 22. Una molla a tazza 5 è interposta tra lo spintore 6 ed un coperchio 20 della frizione fissato all’elemento di conduzione 2. The third hub 19 is intended for coupling with the crankshaft of the agricultural machine by tightening the screw 22. A cup spring 5 is interposed between the pusher 6 and a clutch cover 20 fixed to the driving element 2.
La molla a tazza 5 ha una estremità 37a trattenuta contro la ralla radialmente interna 35 tramite un anello di ritegno 38 fissato alla ralla radialmente esterna 36, ed una estremità 37b premuta contro il lato interno del coperchio 20. The cup spring 5 has an end 37a held against the radially inner washer 35 by means of a retaining ring 38 fixed to the radially outer washer 36, and an end 37b pressed against the inner side of the cover 20.
La molla a tazza 5 ha solo funzione di precarico sul cuscinetto 39. Il funzionamento della frizione è brevemente il seguente. The plate spring 5 has only a preload function on the bearing 39. The operation of the clutch is briefly as follows.
La macchina agricola è munita in posizione opportuna di una leva (non mostrata) a comando manuale per la generazione della forza F di spinta assiale. The agricultural machine is equipped in a suitable position with a lever (not shown) with manual control for the generation of the axial thrust force F.
Tipicamente prima dell’innesto della frizione l’albero del cambio è fermo, e con esso sono fermi anche il primo mozzo 10 ed il secondo mozzo 13, mentre l’albero motore ruota, e con esso ruota anche il terzo mozzo 19. Typically, before the clutch is engaged, the gear shaft is stationary, and with it the first hub 10 and the second hub 13 are also stationary, while the crankshaft rotates, and with it the third hub 19 also rotates.
Lo spintore 6 è inizialmente bloccato assialmente per effetto dell’accoppiamento rimovibile della guarnizione 23 nella sede 24. Quando si aziona la leva di comando per l’innesto della frizione, si genera la forza di spinta F che agisce assialmente contro il cuscinetto 39 causando così lo spostamento assiale del secondo mozzo 13 rispetto al primo mozzo 10 (in direzione da destra a sinistra nella figura 1). The pusher 6 is initially axially blocked by effect of the removable coupling of the seal 23 in the seat 24. When the control lever to engage the clutch is operated, the thrust force F is generated which acts axially against the bearing 39, thus causing the axial displacement of the second hub 13 with respect to the first hub 10 (in a right-to-left direction in Figure 1).
Durante lo spostamento assiale del secondo mozzo 13, la flangia 15 su cui poggia la ralla radialmente interna 35 spinge quest’ultima assialmente causando la deformazione dell’elemento di richiamo 23 che fuoriesce dalla sede 24 ed il conseguente sblocco dello spintore 6 che si sposta in senso assiale (sempre da destra verso sinistra in figura 1) fino a portare la propria superficie di presa 7 della rotazione a contatto con la superficie di trasmissione 8 della rotazione presente sul terzo mozzo 19. During the axial displacement of the second hub 13, the flange 15 on which the radially internal washer 35 rests pushes the latter axially causing the deformation of the return element 23 which protrudes from the seat 24 and the consequent release of the pusher 6 which moves in axial direction (always from right to left in figure 1) until its rotation gripping surface 7 is in contact with the rotation transmission surface 8 present on the third hub 19.
A questo punto lo spintore 6 è trascinato in rotazione e la molla di torsione 9, che ha una estremità vincolata ad un elemento fermo (il primo mozzo 10) ed una estremità vincolata ad un elemento azionato in rotazione (lo spintore 6), è assoggettata ad una coppia torcente che la costringe a chiudersi fino a serrarsi contro le superfici cilindriche 17 e 18 rendendo il primo mozzo 10 solidale in rotazione al terzo mozzo 19. At this point the pusher 6 is driven into rotation and the torsion spring 9, which has one end constrained to a stationary element (the first hub 10) and an end constrained to an element driven in rotation (the pusher 6), is subjected to a twisting torque which forces it to close until it tightens against the cylindrical surfaces 17 and 18 making the first hub 10 integral in rotation with the third hub 19.
L’albero motore in questa situazione è in grado di trascinare in rotazione l’albero del cambio. In this situation, the crankshaft is able to rotate the gearbox shaft.
Quando l’utente rilascia la leva di comando del cambio l’elemento di richiamo 23 recupera la deformazione elastica e si riporta nella sede 24. When the user releases the gear lever, the return element 23 recovers the elastic deformation and returns to the seat 24.
Dopo il distacco della superficie di presa 7 della rotazione dalla superficie di trasmissione 8 della rotazione l’albero del cambio rallenta fino a fermarsi e la molla di torsione 9 non più sollecitata si apre ritornando nella posizione iniziale di rilascio delle superfici cilindriche 17 e 18. After the detachment of the gripping surface 7 of the rotation from the transmission surface 8 of the rotation, the gear shaft slows down until it stops and the torsion spring 9 no longer stressed opens returning to the initial release position of the cylindrical surfaces 17 and 18.
Gli aspetti particolarmente vantaggiosi delle frizione conforme all’invenzione sono la riduzione della forza di spinta necessaria per l’innesto della frizione, e la garanzia di affidabilità, efficacia e durata della frizione ad un costo contenuto. The particularly advantageous aspects of the clutch according to the invention are the reduction of the thrust force necessary for clutch engagement, and the guarantee of reliability, effectiveness and durability of the clutch at a low cost.
La frizione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. The clutch thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements.
In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.
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2009
- 2009-12-03 IT IT002141A patent/ITMI20092141A1/en unknown
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