SOLUZIONE PROPOSTA

Dall’analisi dei sistemi di regolazione dello sterzo esistenti abbiamo notato una carenza di questi in fatto di comodità di utilizzo da parte dell’utente in quanto spesso erano difficilmente azionabili.

Partendo da questa constatazione abbiamo pensato ad un sistema di bloccaggio che prevedesse una leva facilmente raggiungibile dall’utente ma che contemporaneamente fosse poco ingombrante. Da qui l’idea di bloccare la rotazione del supporto agendo direttamente in prossimità della cerniera B.

Il sistema proposto permette un azionamento di tipo “aperto\chiuso” cioè quando la leva è abbassata lo sterzo è bloccato, mentre alzando la leva, se ne libera il moto. Questo grazie ad un sistema ad eccentrico che permette il bloccaggio del supporto attraverso la spinta di due ceppi ai cui estremi sono posti dei gommini. La scelta dei gommini è stata fatte in virtù dell’elevato coefficiente di attrito che la gomma esercita sull’acciaio. In sostanza l’idea da noi proposta si può vedere come una sorta di freno a tamburo. All’atto dell’apertura della leva i due ceppi vengono richiamati verso il centro del meccanismo in modo che la gomma non sia più a contatto con il supporto in modo tale che sia consentita la rotazione. In particolare bisogna notare che il richiamo del ceppo superiore avviene grazie alla semplice azione della forza di gravità, mentre per quello inferiore si è dovuta introdurre una molla.

Di seguito riportiamo i passi più importanti da noi seguiti per ottenere un dimensionamento corretto del sistema.

Il punto di partenza sono state le conclusioni raggiunte nella sezioni di analisi dello sterzo. Il freno da noi progettato deve infatti andare a bloccare un momento torcente pari a

dove b è la lunghezza congiungente cerniera supporto con centro del foro del supporto mentre T è la componente tangenziale della reazione vincolare (vedi sezione analisi sterzo)

Scegliendo un sistema frenante in cui i ceppi hanno uno sviluppo angolare inferiore ai 45° si può ipotizzare che esercitino una sola forza concentrata in un punto (per ragioni di spazio non si riporta la dimostrazione, per chiarimenti contattarci). In seguito a questa assunzione si ricava che la forza normale da esercitare sul supporto per ottenerne il bloccaggio fornita da un singolo ceppo deve valere:

dove

R raggio tamburo freno

μ coefficiente di attrito statico gomma-acciaio

A questo punto siamo dovuti passare a disegnare la parte più critica del sistema cioè l'azionamento ad eccentrico. In particolare è stato necessario progettare un eccentrico che permettesse di realizzare le forze necessarie al bloccaggio ma che al contempo non richiedesse delle forze di azionamento troppo gravose per l'utente.

SCHEMA ECCENTRICO

Sono state quindi calcolate le forze da applicare alla leva necessarie per bloccare e sbloccare il sistema

Notare che la forza di attrito è stata calcolata come:

In particolare per il calcolo della forza di chiusura abbiamo usato un coefficiente di attrito acciaio-acciaio dinamico. Mentre nel caso di apertura abbiamo considero l’attrito statico.

Nella realizzazione del modello geometrico con il software Solid Edge V18 abbiamo sfruttato una parametrizzazione basata su di un foglio di calcolo excel. In questo modo si sono potute calcolare le condizioni ottimali a seguito di una forza limite applicata sul volante in direzione tangenziale di 980 N corrispondenti a circa 100 Kg. Grazie a questo foglio è possibile, qualora si ritenga necessario, interagire con il modello andando a variare i parametri di interesse (ad esempio la forza o i coefficienti di attrito, ecc…).

Di seguito riportiamo i valori limite che abbiamo utilizzato.