IT201600090140A1

IT201600090140A1 - Gruppo di sterzo di motoveicolo e relativo motoveicolo

Info

Publication number: IT201600090140A1
Application number: IT102016000090140A
Authority: IT
Inventors: Francesco Marchetta; Luca Balduino; Daniele Torriani
Original assignee: Piaggio & C Spa
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2016-09-06
Publication date: 2018-03-06
Also published as: CN109843710B; JP2019529212A; TWI713785B; CN109843710A; TW201823081A; EP3509934B1; JP6940596B2; EP3509934A1; WO2018047055A1; US11420704B2; US20210276656A1

Description

DESCRIZIONE

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione riguarda un gruppo di sterzo di motoveicolo e il relativo motoveicolo comprendente detto gruppo di sterzo.

STATO DELLA TECNICA

Come è noto, l’avantreno di un motoveicolo comprende un gruppo di sterzo collegato alla ruota anteriore sterzante del motoveicolo.

Durante l’uso, soprattutto alle basse andature, lo sterzo di un motoveicolo può tendere a chiudersi, ossia ad imporre un angolo di sterzo superiore a quello impostato dall’utente attraverso il manubrio.

Le cause di questo comportamento dinamico dell’avantreno sono essenzialmente legate al fatto che la ruota anteriore ruota attorno ad un asse di sterzo che presenta un certo angolo di inclinazione rispetto alla verticale al terreno. Tale angolo di inclinazione, sommato al fatto che l’asse di sterzo non passa per il perno della ruota anteriore, ma è usualmente arretrato rispetto al perno ruota, in direzione opposta al senso di marcia, conferisce alla ruota anteriore la cosiddetta ‘avancorsa’. Per avancorsa si intende la distanza tra la proiezione a terra della perpendicolare passante per il centro di rotazione della ruota e l'asse di sterzo della ruota. L’asse di sterzo usualmente è l’asse di rotazione di una forcella, disposta a cavaliere della ruota, che supporta quest’ultima da parti opposte. Ovviamente le stesse considerazioni valgono per soluzioni di forcelle monobraccio in cui la ruota viene supportata girevolmente a sbalzo rispetto ad un singolo braccio. Il fenomeno è tanto più marcato quanto maggiore è l’avancorsa.

Inoltre, a parità di geometria dello sterzo, aumentando il diametro del cerchione, e dunque il diametro complessivo della ruota, aumenta pure l’avancorsa.

Inoltre eventuali carichi verticali gravanti sulla ruota anteriore, ad esempio nel caso di cupolini e gruppi ottici fissati sul gruppo di sterzo, e girevoli con questo, contribuiscono ulteriormente ad incrementare l’effetto di chiusura dello sterzo.

PRESENTAZIONE DELL'INVENZIONE

Per risolvere i citati problemi, ossia per contrastare questo effetto di chiusura dello sterzo, ad oggi sono state adottate nell’arte svariate soluzioni.

Ad esempio per quanto riguarda l’effetto del peso verticale gravante sulla ruota anteriore è noto centrare il peso del cupolino proprio sull’asse di sterzo: questo accorgimento crea però notevoli vincoli estetici sulla geometria tipologia e posizionamento del cupolino medesimo e del relativo faro.

Inoltre, è anche noto impiegare opportune piastre di sterzo che aumentano l’offset tra la forcella e l’asse di sterzo, che risulta particolarmente arretrato, in modo da ridurre l’avancorsa a parità di angolo di incidenza, ossia inclinazione dell’asse di sterzo. Anche questa soluzione impone però dei vincoli in termini di estetica nonché di dinamica del veicolo.

E’ inoltre possibile agire, riducendola, sull’inclinazione dell’asse di sterzo (incidenza) o anche ridurre il diametro della ruota anteriore: ovviamente ambedue le soluzioni hanno nuovamente effetti non trascurabili sia sull’estetica che sulla dinamica del motoveicolo.

E’ poi noto nell’arte utilizzare meccanismi a leva che si oppongono al movimento di sterzata; tali meccanismi sono vincolati alla piastra inferiore di sterzo e al telaio in modo da caricare molle durante la sterzata; tali molle, grazie ad un relativo braccio, esercitano un momento che si oppone alla sterzata. In questo modo, senza modificare i parametri dinamici e/o estetici del veicolo, si cerca di annullare l’effetto di chiusura dello sterzo sopra descritto.

Le soluzioni note che prevedono tali molle e leverismi presentano nuovamente alcuni inconvenienti.

Infatti non è affatto semplice tarare le molle affinchè l’azione di contrasto dell’effetto di chiusura dello sterzo sia efficace e non risulta fastidiosa per l’utente.

Infatti, se si usano molle ‘morbide’ il sistema non risulta particolarmente avvertibile o fastidioso da parte dell’utente ma, d’altra parte, è efficace solo per considerevoli angoli di sterzata, dal momento che la forza esercitata dalla molla, e dunque il momento sull’asse di sterzo, è sufficiente solo per elevate corse della molla stessa. Infatti, aumentando l’angolo di sterzata non solo aumenta la forza esercitata dalla molla, che si deforma maggiormente, ma aumenta anche il braccio esercitato dalla molla attorno all’asse di sterzo, quindi il momento che contrasta la chiusura dello sterzo medesimo. Dunque superato un valore di soglia, l’azione della molla comincia ad essere efficace per contrastare la chiusura dello sterzo mentre a bassi angoli di sterzo l’azione del meccanismo è sostanzialmente inavvertibile.

Al contrario se si usano molle ‘rigide’ il sistema risulta molto efficace sin dai più bassi angoli di sterzata ma, d’altra parte, per elevati angoli di sterzata il sistema risulta troppo avvertibile dal conducente e, al limite, fastidioso in quanto indurisce eccessivamente lo sterzo. Infatti, come visto, aumentando l’angolo di sterzata non solo aumenta la forza esercitata dalla molla, che si deforma maggiormente, ma aumenta anche il braccio esercitato dalla molla attorno all’asse di sterzo, quindi il momento che contrasta la chiusura dello sterzo medesimo. Quindi, superato un valore di soglia, l’azione del meccanismo è tale da opporsi eccessivamente all’azione di sterzata voluta dall’utente che avverte uno sterzo pesante e poco maneggevole.

Con le attuali soluzioni dell’arte, la scelta della rigidezza della molla rappresenta un compromesso che non riesce mai a soddisfare a pieno le richieste degli utenti.

E’ quindi sentita l’esigenza di risolvere gli inconvenienti e limitazioni citati in riferimento all’arte nota.

Tale esigenza è soddisfatta da un gruppo di sterzo di motoveicolo in accordo con la rivendicazione 1.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente comprensibili dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti e non limitativi di realizzazione, in cui: la figura 1 rappresenta una vista laterale di un avantreno di motoveicolo in accordo con una forma di realizzazione della presente invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista prospettica parziale dell’avantreno di motoveicolo di figura 1;

la figura 3 rappresenta una vista frontale dell’avantreno di figura 2, dal lato della freccia III di figura 2;

la figura 4 rappresenta una vista laterale dell’avantreno di figura 2, dal lato della freccia IV di figura 3;

la figura 5 rappresenta una vista prospettica, a parti separate, di mezzi di richiamo elastico di un avantreno secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

le figure 6-7 rappresentano rispettivamente una vista laterale e una vista parzialmente in sezione dei mezzi di richiamo elastico di figura 5, in una configurazione di assemblaggio;

la figura 8 rappresenta una vista in pianta di una molla a tazza;

la figura 9a rappresenta una vista in sezione della molla a tazza di figura 8, lungo la linea di sezione IX-IX di figura 8;

la figura 9b rappresenta un diagramma forza/spostamento, rispettivamente in ordinate e in ascisse, di una molla a tazza ad andamento regressivo in accordo con la presente invenzione;

la figura 10 rappresenta una vista schematica di un cinematismo di sterzo munito di mezzi di richiamo elastico in accordo con la presente invenzione;

la figura 11 rappresenta grafici che raffigurano l’andamento di una coppia di richiamo elastico in funzione di un angolo di sterzata, esercitata da mezzi di richiamo elastico secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

la figura 12 rappresenta un grafico che raffigura l’andamento di una corsa dei mezzi di richiamo elastico, in funzione dell’angolo di sterzata, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; la figura 13 rappresenta un grafico che raffigura l’andamento di un braccio della forza esercitata dai mezzi di richiamo elastico, rispetto all’asse di sterzo, in funzione dell’angolo di sterzata, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.. Gli elementi o parti di elementi in comune tra le forme di realizzazione descritte nel seguito saranno indicati con medesimi riferimenti numerici.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento alle suddette figure, con 4 si è globalmente indicata una vista schematica complessiva di un gruppo di sterzo di un motoveicolo 8.

Ai fini della presente invenzione, occorre precisare che il termine motoveicolo deve essere considerato in senso lato, comprendendo qualsiasi ciclo a motore avente almeno due ruote, ossia una ruota anteriore 10 e una ruota posteriore. Rientrano perciò in tale definizione anche i motoveicoli aventi tre ruote, di cui ad esempio i motoveicoli che comprendono una sola ruota, sterzante, sull’avantreno e due ruote motrici sul retrotreno, ed anche i motoveicoli aventi due ruote sterzanti anteriori, eventualmente basculanti, e una ruota motrice posteriore. Rientrano inoltre, in tale definizione, anche i quadricicli aventi due ruote sterzanti anteriori. Eventualmente basculanti, e due ruote posteriori, a prescindere dalla trazione.

La presente invenzione è incentrata su un avantreno 12 di motoveicolo 8; il retrotreno non viene ne descritto né illustrato. Ai fini della presente invenzione il retrotreno può essere di qualsiasi tipologia. In generale sia il forcellone posteriore del motoveicolo, che il telaio possono avere qualsiasi forma, dimensione e possono essere ad esempio del tipo a traliccio, del tipo scatolare, pressofuso e così via.

In particolare, il gruppo di sterzo 4 di motoveicolo comprende un telaio anteriore 16 munito di un cannotto di sterzo 20 che alloggia girevolmente un albero o perno di sterzo 24, che ruota attorno ad un asse di sterzo X-X.

Il cannotto di sterzo 20 ha tipicamente una conformazione cilindrica e supporta girevolmente l’albero di sterzo 24 a sua volta collegato ad un manubrio 28 per consentire all’utente di sterzare.

A sua volta, in maniera nota, l’albero di sterzo 24 è cinematicamente connesso con la ruota anteriore 10 o le ruote anteriori 10, in modo da trasmettere alla ruota o alle ruote anteriori 10 il movimento di sterzata imposto dall’utente tramite il manubrio 28.

Il telaio anteriore 16 è munito di un montante 32 solidale con detto cannotto di sterzo 20.

Il montante 32 può essere un qualsiasi elementi meccanico del telaio, incluso il cannotto di sterzo 20. Il cannotto di sterzo 20 definisce l’inclinazione o incidenza dell’asse di sterzo X-X, ossia l’angolo che l’asse di sterzo forma con una direzione verticale Z-Z, perpendicolare al terreno, su un piano di mezzeria M-M del telaio anteriore 16 diretto secondo un senso di marcia longitudinale Y-Y.

In figura 1 è possibile visualizzare anche l’avancorsa 34, ossia la distanza tra la proiezione a terra della perpendicolare passante per il centro di rotazione della ruota e l'asse di sterzo X-X della ruota anteriore 10.

Il telaio anteriore 16 comprende inoltre una staffa di sterzo 36, solidale in rotazione con l’albero di sterzo 24. Con il termine staffa di sterzo 36 si intende un qualsiasi elemento meccanico solidale in rotazione con l’albero di sterzo 24. La staffa di sterzo 36 può avere qualsiasi forma e dimensione ed essere realizzata con qualsiasi materiale.

Ad esempio la staffa di sterzo 36 può essere disposta in corrispondenza di una piastra inferiore di sterzo 40 associata ad un’estremità inferiore 42 del cannotto di sterzo 20, da parte opposta al manubrio 28.

Vantaggiosamente, il gruppo di sterzo 4 comprende mezzi di richiamo elastico 44 che influenzano elasticamente l’albero di sterzo 24 a posizionarsi in posizione centrale simmetrica rispetto al telaio anteriore 16. I mezzi di richiamo elastico 44 sono frapposti e meccanicamente connessi tra il montante 32 e la staffa di sterzo 36 in modo da esercitare un’azione elastica di richiamo quando l’albero di sterzo 24 ruota rispetto a detta posizione centrale simmetrica.

In altre parole, i mezzi di richiamo elastico 44 influenzano elasticamente l’albero di sterzo 24 a riportarsi in posizione centrale simmetrica ogniqualvolta quest’ultimo viene ruotato dall’utente, mediante il manubrio 28, rispetto a tale posizione centrale simmetrica.

Vantaggiosamente, detti mezzi di richiamo elastico 44 hanno una risposta elastica ad andamento regressivo, in cui la rigidezza dei mezzi di richiamo elastico 44 diminuisce all'aumentare dello scostamento dell’albero di sterzo 24 da detta posizione centrale.

Preferibilmente, detti mezzi di richiamo elastico 44 hanno precarico nullo, in modo da non esercitare alcuna azione elastica nell’intorno della posizione centrale simmetrica dell’albero di sterzo 24.

Secondo una possibile forma di realizzazione, i mezzi di richiamo elastico 44 sono frapposti tra il montante 32 e la staffa di sterzo 36 in modo da risultare tirati quando l’albero di sterzo 24 ruota rispetto a detta posizione centrale simmetrica. In tale forma di realizzazione, i mezzi di richiamo elastico 44 hanno una risposta elastica ad andamento regressivo, in cui la rigidezza dei mezzi di richiamo elastico 44 diminuisce all'aumentare della trazione dei mezzi di richiamo 44 stessi.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione, i mezzi di richiamo elastico 44 sono frapposti tra il montante 32 e la staffa di sterzo 36 in modo da risultare compressi quando l’albero di sterzo 24 ruota rispetto a detta posizione centrale simmetrica. In tale forma di realizzazione, detti mezzi di richiamo elastico 44 hanno una risposta elastica ad andamento regressivo, in cui la rigidezza dei mezzi di richiamo elastico 44 diminuisce all'aumentare della compressione dei mezzi di richiamo 44 stessi.

Grazie alla presente invenzione, all’aumentare dell’angolo di sterzo, si ottiene una forza elastica di reazione all’albero di sterzo 24 che incrementa sempre meno, cioè in modo regressivo; detta forza elastica di reazione si traduce in una coppia di reazione all’albero di sterzo 24 che contrasta la sterzata medesima. In altre parole la rigidezza dei mezzi di richiamo elastico 44, e dunque l’incremento della coppia di reazione all’albero di sterzo 24, diminuisce con l’aumentare dell’angolo di sterzo.

In questo modo, la regressività dei mezzi di richiamo elastico 44 fa sì che detti mezzi di richiamo elastico si oppongono alla tendenza di chiusura dello sterzo, migliorando la dinamica di marcia e la sensazione di stabilità del veicolo. Inoltre, tale regressività dei mezzi di richiamo elastico 44 fa sì che lo sterzo non diventi mai troppo rigido in caso di angoli di sterzo elevati, come ad esempio nelle manovre da fermo o a bassa velocità.

Preferibilmente, un primo punto di fissaggio 48 dei mezzi di richiamo elastico 44 alla staffa di sterzo 36 è disposto davanti all’asse di sterzo X-X, in una direzione di marcia avanti rispetto ad un piano P ortogonale all’asse di sterzo X-X e parallelo ad una superficie inferiore di detta staffa di sterzo 36, e in cui un secondo punto di fissaggio 52 dei mezzi di richiamo elastico 44 al montante 32 è disposto dietro all’asse di sterzo X-X rispetto a detta direzione di marcia avanti sul piano P.

In questo modo i mezzi di richiamo elastico 44 sono sottoposti ad un’azione di compressione quando l’albero di sterzo 24 viene ruotato rispetto alla posizione centrale simmetrica.

I punti di fissaggio 48,52 sono preferibilmente, ma non necessariamente, allineati rispetto al piano di mezzeria M-M del telaio anteriore 16, disposto parallelamente ad una direzione di marcia rettilinea, in modo da avere un comportamento simmetrico dei mezzi di richiamo elastico 44 nelle sterzate a destra e a sinistra rispetto alla posizione centrale simmetrica di sterzo.

Secondo una forma di realizzazione, detti punti di fissaggio 48,52 dei mezzi di richiamo elastico 44 comprendono giunti cilindrici 56 che consentono rispettive rotazioni dei mezzi di richiamo elastico 44 attorno ad assi di rotazione W’ e W’’ paralleli a detto asse di sterzo X-X.

Secondo una forma di realizzazione, i mezzi di richiamo elastico 44 comprendono un fodero 58 e un pistone 60 munito di uno stelo 62 scorrevole rispetto ad una sede 64 delimitata da detto fodero 58, il pistone 60 e il fodero 64 essendo ciascuno solidale ad almeno uno di detti punti di fissaggio 48,52; tra lo stelo 62 e la sede 64 è frapposta almeno una molla 68, in modo che l’interasse 72 o distanza tra i punti di fissaggio 48,52 sia variabile in funzione della compressione di detta molla 68.

Il fodero 58 realizza un involucro esterno di chiusura e di irrigidimento per i mezzi di richiamo elastico 44. In particolare, il fodero 58 comprende una prima porzione a bicchiere 65 e una seconda porzione a bicchiere 66 che realizzano un involucro esterno di chiusura e di irrigidimento per i mezzi di richiamo elastico 44.

Dette porzioni a bicchiere sono assialsimmetriche, in particolare cilindriche, rispetto ad una direzione di estensione prevalente L-L dei mezzi di richiamo elastico 44.

Detta direzione di estensione prevalente L-L è la direzione definita dalla congiungente i punti di fissaggio 48,52 dei mezzi di richiamo elastico 44.

In particolare il diametro D1 della prima porzione a bicchiere 65 è inferiore al diametro D2 della seconda porzione a bicchiere 66; il diametro D1 è dimensionato in modo da accogliere con gioco una porzione di estremità 67 di detto stelo 62; ad esempio detto gioco alloggia almeno una boccola di strisciamento 69 che facilita lo scorrimento relativo tra la porzione di estremità 67 dello stelo 62 e la prima porzione a bicchiere 65.

In corrispondenza di una porzione di passaggio tra la prima e la seconda porzione a bicchiere 65,66 si individua un primo spallamento 70 che definisce una prima battuta assiale 71 per la molla 68. La prima battuta assiale 71 può essere anche costituita da una apposita rondella separata dal primo spallamento 70 e attestata contro di esso.

Il pistone 60 comprende un secondo spallamento 73, assialmente opposto al primo spallamento 70.

Detti primo e secondo spallamento 70,73 definiscono rispettivi fine corsa della molla 68 lungo la direzione di estensione prevalente L-L dei mezzi di richiamo elastico 44.

In altre parole ancora, la distanza tra detti primo e secondo spallamento 70,73, lungo la direzione di estensione prevalente L-L dei mezzi di richiamo elastico 44, definisce sempre la lunghezza assiale della molla 68.

La seconda porzione a bicchiere 66 termina con un’estremità di bloccaggio 75 che si innesta in un tappo di chiusura 76 dal lato del primo punto di fissaggio 48 solidale allo stelo 62.

La seconda porzione a bicchiere 66 alloggia con gioco il primo spallamento 70, il secondo spallamento 73 e la molla 68, ma si blocca sul tappo di chiusura 76.

Il tappo di chiusura 76 alloggia con gioco lo stelo 62 in modo da consentire lo scorrimento dello stelo 62 rispetto al tappo di chiusura medesimo.

Il tappo di chiusura 76 è munito di un parapolvere o guarnizione 77 che scorre sullo stelo 62 in modo da impedire l’ingresso di polvere e sporcizia all’interno del fodero 58.

In questo modo, il moto di avvicinamento ed allontanamento tra il primo e il secondo punto di fissaggio 48,52 viene guidato sia dall’interno, in maniera dinamica, dall’accoppiamento con gioco tra la porzione di estremità 67 e la sede 64, sia esternamente, dalla seconda porzione a bicchiere 66 che contiene, irrigidendola, la struttura mobile dei mezzi di richiamo elastico 44.

La presenza di una doppia guida, interna ed esterna, irrigidisce i mezzi di richiamo elastico 44 impedendo che, sotto carico, vi possano essere impuntamenti dello stelo 62 rispetto alla sede 64.

Inoltre, come visto, la prima e la seconda porzione a bicchiere 65,66 costituiscono un involucro di chiusura dei mezzi di richiamo elastico che impedisce a polvere, pietre e sporcizia di potersi infilare all’interno della molla 68 e in generale delle parti mobili, compromettendone il funzionamento e/o limitandone la capacità di scorrimento.

Ad esempio, la molla 68 è disposta coassialmente allo stelo 62 del pistone 60.

Preferibilmente, i mezzi di richiamo elastico 44 comprendono almeno una molla 68 regressiva in funzione della compressione.

Secondo una forma di realizzazione, detta almeno una molla 68 è una molla a tazza.

Preferibilmente, i mezzi di richiamo elastico 44 comprendono una pluralità di molle a tazza 68 ad andamento regressivo, disposte in serie tra loro.

Preferibilmente, dette molle a tazza 68 in serie sono disposte a contatto diretto tra loro.

Ad esempio, dette molle a tazza 68 sono previste in un numero compreso tra 10 e 40, in serie tra loro; preferibilmente dette molle a tazza 68 sono previste in un numero compreso tra 15 e 30, in serie tra loro.

Preferibilmente, le molle a tazza 68 sono uguali tra loro.

Per quanto riguarda la disposizione di serie delle molle a tazza, occorre calcolare la rigidezza equivalente keq e la corsa x richieste della serie di molle, in modo da ottenere la legge che definisce la forza elastica fornita dalla serie di molle.

Mettendo in serie le molle a tazza si ottiene:

In particolare mettendo in serie N molle a tazza uguali si ha che:

La singola molla a tazza ha un comportamento regressivo: la rigidezza diminuisce all’aumentare della corsa della singola molla. Di conseguenza anche la rigidezza equivalente calerà all’aumentare della corsa totale del sistema di molle in serie. In particolare, la corsa totale si calcola con la seguente equazione: X = interasse iniziale − (interasse)∝ dove ∝ è l’angolo di sterzata i-esimo (vedasi schema di figura 10).

Per interasse iniziale si intende dunque la distanza iniziale tra i punti di fissaggio 48,52 dei mezzi di richiamo elastico 44 quando l’albero di sterzo 24 si trova nella posizione centrale simmetrica; in altre parole l’interasse iniziale è sostanzialmente pari alla lunghezza a riposo dei mezzi di richiamo elastico. Invece l’(interasse)∝ è l’interasse ossia la distanza tra detti punti di fissaggio 48,52 dei mezzi di richiamo elastico 44 quando l’albero di sterzo 24 è ruotato nella posizione generica ∝.

Secondo una forma di realizzazione, le molle a tazza 68 sono dimensionate in modo da avere 1.8 < De/Di< 2.4, in cui Deè pari ad un diametro esterno della molla a tazza 68 e Diè pari ad un diametro interno della molla a tazza 68.

Secondo una forma di realizzazione, le molle a tazza 68 sono dimensionate in modo da avere 18 < De/t < 28, in cui Deè pari ad un diametro esterno della molla a tazza 68 e t è pari ad uno spessore della molla a tazza 68.

Secondo una forma di realizzazione, le molle a tazza 68 sono dimensionate in modo da avere 0.4 < h0/t < 0.75, in cui h0è pari ad un’altezza a riposo della molla a tazza 68 e t è pari ad uno spessore della molla a tazza 68.

Verrà ora descritto il funzionamento di un gruppo di sterzo per motocicli in accordo con la presente invenzione.

Come visto la caratteristica fondamentale del gruppo di sterzo della presente invenzione è data dalla presenza di molle con comportamento regressivo.

In particolare, l’azione elastica trasmessa all’albero di sterzo è una coppia sterzante che dipende non solo dalla forza trasmessa dalla molla, a sua funzione della corsa tra i punti di fissaggio 48,52, ma anche del braccio 78 di tale forza rispetto all’asse di sterzo X-X.

In figura 12 si evidenzia l’andamento della corsa tra i punti di fissaggio 48,52 (in ordinata) in funzione dell’angolo di sterzo imposto dall’utente (in ascissa). Sostanzialmente la corsa tra i punti di fissaggio 48,52 è pari alla differenza tra l’interasse 72 (iniziale, ossia in posizione centrale simmetrica dell’albero di sterzo 24) e l’interasse finale 80, a seguito di un angolo di sterzo ∝ rispetto alla posizione centrale simmetrica.

In figura 13 si illustra l’andamento del braccio della forza espressa dalla molla rispetto all’asse di sterzo X-X (in ordinata) in funzione dell’angolo di sterzo imposto dall’utente (in ascissa). Una costruzione di tale braccio è chiaramente illustrata in figura 10, nella quale si riporta una costruzione geometrica, su un piano P ortogonale all’asse di sterzo X-X, comprendente i punti di fissaggio 48,52, l’asse di sterzo X-X, l’angolo di sterzo ∝, il braccio 78, nonché l’interasse 72 iniziale (ossia con lo sterzo in c), e l’interasse finale 80, ossia l’interasse o distanza tra detti punti di fissaggio 48,52 a seguito di rotazione dell’asse di sterzo X-X pari ad un angolo di sterzo ∝.

Un andamento della forza espresso dalla molla a tazza in funzione della sua compressione è espresso, come visto, in figura 9b. Dalla composizione dei citati andamenti, si ottiene il grafico di figura 11 relativo alla coppia di richiamo elastico fornita dai mezzi di richiamo elastico 44 all’albero di sterzo 44.

Come si può notare, in figura 11 sono riportate tre distinte curve A,B,C relative a distinti andamenti di coppie di richiamo elastico all’albero di sterzo, ottenibili con differenti molle di richiamo, in funzione di differenti angoli di sterzata (in ascissa). In particolare, la curva A, rappresenta la coppia di richiamo elastico ottenibile mediante l’impiego di una prima molla di tipo lineare avente una prima rigidezza K1, e la curva C rappresenta la coppia di richiamo elastico ottenibile mediante l’impiego di una seconda molla di tipo lineare avente una seconda rigidezza K2, con K1>K2.

Ebbene la curva B rappresenta un esempio di coppia di richiamo elastico secondo la presente invenzione, che riesce a mediare il comportamento ottenibile mediante l’impiego di una molla di tipo lineare a rigidezza maggiore K1, in un primo tratto inferiore ad un angolo di soglia ∝s, e mediante l’impiego di una molla lineare a rigidezza minore K2, dopo aver superato detto angolo di soglia ∝s.

Dal grafico B si vede che l’andamento della coppia in funzione della sterzata è inizialmente progressivo, cioè la pendenza della curva coppia/sterzata aumenta con l’aumentare della sterzata. Poi, raggiunto detto valore di soglia ∝s, la pendenza della curva coppia/sterzata aumenta in misura minore rispetto ad angoli di sterzo inferiori, diventando quindi “meno” progressiva.

Come si può apprezzare da quanto descritto, il gruppo di sterzo secondo l’invenzione consente di superare gli inconvenienti presentati nella tecnica nota.

In particolare, l’utilizzo di una molla o più molle regressive consente di avere un meccanismo efficace sin dai più bassi angoli di sterzata senza mai indurire eccessivamente lo sterzo anche ai più elevati angoli di sterzata.

In altre parole, il meccanismo è sempre efficace e mai invasivo o percepito come tale dall’utente.

Inoltre, il meccanismo consente di contrastare il fenomeno della chiusura dello sterzo anche impiegando avantreni con elevata avancorsa, dovuta ad esempio a ruota di elevato diametro, ad esempio da 21 pollici, e angoli di incidenza anche superiori a 40 gradi.

Inoltre, la presente invenzione non richiede l’utilizzo di piastre di sterzo per ridurre l’avancorsa o per centrare il peso del cupolino sull’asse di sterzo. In questo modo i progettisti non hanno particolari vincoli estetici o progettuali per la realizzazione di motoveicoli anche aventi valori ‘critici’ di avancorsa. Lo stesso vale per le dimensioni e il peso del cupolino che, grazie alla presente invenzione, non presenta particolari vincoli costruttivi. In questo modo è anche possibile realizzare cupolini che supportano anche fanali di grosse dimensioni e peso, dal momento che una opportuna taratura dei mezzi elastici permette di controbilanciare l’effetto di chiusura dello sterzo che ne deriverebbe.

Dunque, grazie alla presente invenzione, si superano quei vincoli dimensionali, estetici e strutturali che oggi presentano gli avantreni dei motoveicoli delle soluzioni note. Quindi i progettisti possono spaziare su ampi regolazioni di parametri dell’avantreno quali ad esempio l’incidenza del cannotto di sterzo, il peso, la dimensione e il fissaggio del cupolino e dei suoi componenti quali ad esempio il fanale, le piastre di sterzo, il diametro delle ruote, le regolazioni della sospensione anteriore, l’apertura del manubrio anteriore e simili.

L’utilizzo di molle a tazza consente di sviluppare forze di richiamo elastico elevate pur con piccole corse di compressione.

Inoltre, il meccanismo risulta poco ingombrante e poco visibile dall’esterno in modo da non impattare sull’estetica dell’avantreno del motoveicolo.

Infine il sistema risulta leggero ed economico da realizzare e da assemblare.

Un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti ai gruppi di sterzo sopra descritti, tutte peraltro contenute nell’ambito dell’invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

I0167394/MAM TITOLARE: PIAGGIO & C. S.P.A. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di sterzo (4) di motoveicolo (8) comprendente - un telaio anteriore (16) munito di un cannotto di sterzo (20) che alloggia girevolmente un albero o perno di sterzo (24), che ruota attorno ad un asse di sterzo (X-X), - il telaio anteriore (16) essendo munito di un montante (32) solidale con detto cannotto di sterzo (20), - il telaio anteriore (16) comprendendo una staffa di sterzo (36), solidale in rotazione con l’albero di sterzo (24), in cui - il gruppo di sterzo (4) comprende mezzi di richiamo elastico (44) che influenzano elasticamente l’albero di sterzo (24) a posizionarsi in posizione centrale simmetrica rispetto al telaio anteriore (16), detti mezzi di richiamo elastico (44) essendo frapposti e meccanicamente connessi tra il montante (32) e la staffa di sterzo (36) in modo da esercitare un’azione elastica di richiamo quando l’albero di sterzo (24) ruota rispetto a detta posizione centrale simmetrica, - in cui detti mezzi di richiamo elastico (44) hanno una risposta elastica ad andamento regressivo, in cui la rigidezza dei mezzi di richiamo elastico (44) diminuisce all'aumentare dello scostamento dell’albero di sterzo (24) da detta posizione centrale, in cui detti mezzi di richiamo elastico comprendono un primo punto di fissaggio (48) dei mezzi di richiamo elastico (44) alla staffa di sterzo (36) e un secondo punto di fissaggio (52) al montante (32) dei mezzi di richiamo elastico (44), in cui i mezzi di richiamo elastico (44) comprendono un fodero (58) e un pistone (60) munito di uno stelo (62) scorrevole rispetto ad una sede (64) delimitata da detto fodero (58), il pistone (60) e il fodero (64) essendo ciascuno solidale ad almeno uno di detti punti di fissaggio (48,52) e in cui tra lo stelo (62) e la sede (64) è frapposta almeno una molla (68), in modo che l’interasse (72) o distanza tra i punti di fissaggio (48,52) sia variabile in funzione della compressione di detta molla (68), in cui il fodero (58) realizza un involucro esterno di chiusura e di irrigidimento per i mezzi di richiamo elastico (44).
2. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 1, in cui il fodero (58) comprende una prima porzione a bicchiere (65) e una seconda porzione a bicchiere (66) che realizzano un involucro esterno di chiusura e di irrigidimento per i mezzi di richiamo elastico (44).
3. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui dette prima e seconda porzione a bicchiere (65,66) sono assialsimmetriche, in particolare cilindriche, rispetto ad una direzione di estensione prevalente (L-L) dei mezzi di richiamo elastico (44).
4. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 3, in cui un diametro (D1) della prima porzione a bicchiere (65) è inferiore ad un diametro (D2) della seconda porzione a bicchiere (66), il diametro (D1) essendo dimensionato in modo da accogliere con gioco una porzione di estremità (67) di detto stelo (62).
5. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 4, in cui detto gioco alloggia almeno una boccola di strisciamento (69) che facilita lo scorrimento relativo tra la porzione di estremità (67) dello stelo (62) e la prima porzione a bicchiere (65).
6. Gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui, in corrispondenza di una porzione di passaggio tra la prima e la seconda porzione a bicchiere (65,66) si individua un primo spallamento (70) che definisce una prima battuta assiale (71) per la molla (68).
7. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 6, in cui il pistone (60) comprende un secondo spallamento (73), assialmente opposto al primo spallamento (70), detti primo e secondo spallamento (70,73) definendo rispettivi fine corsa della molla (68) lungo una direzione di estensione prevalente (L-L) dei mezzi di richiamo elastico (44).
8. Gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la seconda porzione a bicchiere (66) termina con un’estremità di bloccaggio (75) che si innesta in un tappo di chiusura (76), dal lato del primo punto di fissaggio (48) solidale allo stelo (62).
9. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 8, in cui il tappo di chiusura (76) alloggia con gioco lo stelo (62) in modo da consentire lo scorrimento dello stelo (62) rispetto al tappo di chiusura medesimo.
10. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il tappo di chiusura (76) è munito di un parapolvere o guarnizione (77) che scorre sullo stelo (62) in modo da impedire l’ingresso di polvere e sporcizia all’interno del fodero (58).
11. Gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di richiamo elastico (44) hanno precarico nullo, in modo da non esercitare alcuna azione elastica nell’intorno della posizione centrale simmetrica dell’albero di sterzo (24).
12. Gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di richiamo elastico (44) sono frapposti tra il montante (32) e la staffa di sterzo (36) in modo da risultare tirati quando l’albero di sterzo (24) ruota rispetto a detta posizione centrale simmetrica, - in cui detti mezzi di richiamo elastico (44) hanno una risposta elastica ad andamento regressivo, in cui la rigidezza dei mezzi di richiamo elastico (44) diminuisce all'aumentare della trazione dei mezzi di richiamo (44) stessi.
13. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui detti mezzi di richiamo elastico (44) sono frapposti tra il montante (32) e la staffa di sterzo (36) in modo da risultare compressi quando l’albero di sterzo (24) ruota rispetto a detta posizione centrale simmetrica, - in cui detti mezzi di richiamo elastico (44) hanno una risposta elastica ad andamento regressivo, in cui la rigidezza dei mezzi di richiamo elastico (44) diminuisce all'aumentare della compressione dei mezzi di richiamo (44) stessi.
14. Gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui un primo punto di fissaggio (48) dei mezzi di richiamo elastico (44) alla staffa di sterzo (36) è disposto davanti all’asse di sterzo (X-X), in una direzione di marcia avanti rispetto ad un piano P ortogonale all’asse di sterzo (X-X) e parallelo ad una superficie inferiore (50) di detta staffa di sterzo (36), e in cui un secondo punto di fissaggio (52) al montante (32) dei mezzi di richiamo elastico (44) è disposto dietro all’asse di sterzo (X-X) rispetto a detta direzione di marcia avanti sul piano (P).
15. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 14, in cui detti punti di fissaggio (48,52) sono allineati rispetto ad un piano di mezzeria (M-M) del telaio anteriore (16), disposto parallelamente ad una direzione di marcia rettilinea (Y-Y), in modo da avere un comportamento simmetrico dei mezzi di richiamo elastico (44) nelle sterzate a destra e a sinistra rispetto alla posizione centrale simmetrica dell’albero di sterzo (24).
16. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 14 o 15, in cui detti punti di fissaggio (48,52) dei mezzi di richiamo elastico (44) comprendono giunti cilindrici (56) che consentono rispettive rotazioni dei mezzi di richiamo elastico (44) attorno ad assi di rotazione (W’,W’’) paralleli a detto asse di sterzo (X-X).
17. Gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di richiamo elastico (44) comprendono almeno una molla (68) ad andamento regressivo.
18. Gruppo di sterzo (8) secondo la rivendicazione 17, in cui detta almeno una molla (68) è una molla a tazza.
19. Gruppo di sterzo (8) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di richiamo elastico (68) comprendono una pluralità di molle a tazza (68) ad andamento regressivo, disposte in serie tra loro.
20. Gruppo di sterzo (4) secondo la rivendicazione 19, in cui dette molle a tazza (68) in serie sono disposte a contatto diretto tra loro.
21. Gruppo di sterzo (8) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 20, in cui dette molle a tazza (68) sono previste in un numero compreso tra 15 e 30 in serie tra loro.
22. Gruppo di sterzo (8) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 21, in cui dette molle a tazza (68) sono uguali tra loro.
23. Gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 22, in cui le molle a tazza (68) sono dimensionate in modo da avere 1.8 < De/Di< 2.4, in cui Deè pari ad un diametro esterno della molla a tazza e Diè pari ad un diametro interno della molla a tazza (68).
24. Gruppo di sterzo (8) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 23, in cui le molle a tazza (68) sono dimensionate in modo da avere 18 < De/t < 28, in cui Deè pari ad un diametro esterno della molla a tazza e t è pari ad uno spessore della molla a tazza (68).
25. Gruppo di sterzo (8) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 24, in cui le molle a tazza (68) sono dimensionate in modo da avere 0.4 < h0/t < 0.75, in cui h0è pari ad un’altezza a riposo della molla a tazza e t è pari ad uno spessore della molla a tazza (68).
26. Motoveicolo (8) comprendente un gruppo di sterzo (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.