IT201700004002A1

IT201700004002A1 - Sistema di sterzatura

Info

Publication number: IT201700004002A1
Application number: IT102017000004002A
Authority: IT
Inventors: Claudio Ognibene
Original assignee: Ognibene Power Spa
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-16
Also published as: EP3657043A1; EP3348865A1; EP3348865B1

Description

“SISTEMA DI STERZATURA”

CAMPO TECNICO

La presente invenzione riguarda un sistema di sterzatura, in particolare un sistema di sterzatura comprendente un attuatore elettrico lineare dotato di un vite a ricircolo di sfere.

Generalmente i sistemi di sterzatura comprendono almeno una coppia di leveraggi connessi alle ruote del veicolo su cui è montato il sistema di sterzatura stesso, un attuatore elettrico lineare dotato di uno stelo le cui estremità sono associate a detti leveraggi, ed un meccanismo di comando atto a governare l’attuatore.

Agendo sul meccanismo di comando è possibile traslare lo stelo dell’attuatore verso una o l’altra ruota facendo inclinare le ruote rispetto alla direzione di avanzamento, in modo da effettuare la sterzata del veicolo.

Una soluzione nota prevede che l’azionamento in traslazione dello stelo sia effettuato tramite un sistema a vite a ricircolo di sfere.

In particolare, una filettatura esterna (o più genericamente una scanalatura elicoidale esterna) ricavata sul mantello dello stelo è accoppiata, tramite l’interposizione di sfere, ad una madrevite (intesa come un corpo dotato di una filettatura interna). L’azionamento dello stelo è effettuato ponendo in rotazione la madrevite mediante un motore elettrico: lo stelo, non potendo ruotare su se stesso perché le sue estremità sono incernierate ai leveraggi, trasla lungo l’asse di rotazione della madrevite. Un primo inconveniente della soluzione nota è che la realizzazione della filettatura esterna sullo stelo causa una diminuzione della sezione resistente dello stelo, la quale si traduce in una diminuzione della resistenza strutturale statica e a fatica. Inoltre, lo stelo deve essere realizzato in un materiale sufficientemente elastico per assorbire le sollecitazioni provenienti dai leveraggi (ad esempio causate dalle irregolarità del terreno su cui si muove il veicolo), mentre la filettatura resiste meglio all’usura dovuta al rotolamento delle sfere se è realizzata in un materiale di elevata durezza.

Se a ciò si aggiunge che lo stelo deve essere realizzato in un corpo unico per garantire adeguata resistenza strutturale statica e a fatica, emerge chiaramente come sia generalmente complicato ottemperare contemporaneamente a tutte le suddette necessità.

Uno scopo della presente invenzione è quello di risolvere questi inconvenienti della tecnica nota, nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.

Tali scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell’invenzione riportate nella rivendicazione indipendente.

Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

ESPOSIZIONE DELL’INVENZIONE

L’invenzione rende disponibile un sistema di sterzatura dotato di un attuatore elettrico lineare comprendente: un involucro, uno stelo scorrevolmente associato all’involucro rispetto ad un asse di scorrimento e dotato di un’estremità che sporge esternamente da detto involucro, un motore elettrico, alloggiato nell’involucro, il quale è dotato di uno statore e di un rotore assialmente cavo e coassiale allo stelo, in cui il rotore è azionabile in rotazione rispetto ad un asse di rotazione coincidente con l’asse di scorrimento, un primo corpo cilindrico assialmente cavo, il quale è solidale in rotazione al rotore ed è dotato di una filettatura interna, un secondo corpo cilindrico assialmente cavo, il quale è accoppiato al primo corpo cilindrico, abbraccia lo stelo ed è fissato ad esso, ed è dotato di una scanalatura elicoidale esterna avvolta attorno all’asse di scorrimento, nella quale è accolta una pluralità di sfere interposte tra detta scanalatura elicoidale e la filettatura interna del primo corpo cilindrico, e mezzi di ricircolo delle sfere ricavati nel secondo corpo cilindrico. Grazie a tale soluzione la resistenza meccanica statica e a fatica dello stelo non è indebolita dalla filettatura ed è quindi possibile realizzare uno stelo compatto, leggero e dal costo contenuto. Inoltre è possibile realizzare lo stelo ed il secondo corpo cilindrico in materiali diversi e/o caratterizzati da trattamenti differenti, migliorando così l’efficacia e la durata dell’attuatore elettrico lineare. Ad esempio, il secondo corpo cilindrico può essere realizzato in un materiale e/o ricevere trattamenti superficiali atti a migliorare la resistenza all’usura dovuta allo strisciamento delle sfere, lo stelo può essere realizzato in un materiale e/o ricevere trattamenti superficiali per resistere sia alle sollecitazioni trasmesse dalle ruote del veicolo e che all’usura degli agenti esterni che tendono a consumare le pozioni dello stelo che fuoriescono dall’involucro.

Secondo un aspetto dell’invenzione l’involucro può essere chiuso ad un’estremità da una testata dotata di un’apertura in cui è scorrevolmente inserita e dalla quale sporge lo stelo, ed il diametro dell’apertura è minore del diametro esterno del secondo corpo cilindrico.

In questo modo il secondo corpo cilindrico funge da elemento di fine corsa per lo stelo, impedendo così sia sterzate eccessive che, la conseguente, fuoriuscita delle sfere dal loro alloggiamento, inconveniente che costringerebbe ad un oneroso intervento di manutenzione per ripristinare la funzionalità dell’attuatore elettrico. Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la scanalatura elicoidale presenta un ingresso ed un’uscita e si estende attorno all’asse di scorrimento secondo un angolo che approssima per difetto un angolo di 360°, ed in cui i mezzi di ricircolo comprendono una scanalatura di collegamento che unisce fra loro l’ingresso e l’uscita della scanalatura elicoidale chiudendo ad anello attorno all’asse di scorrimento la scanalatura elicoidale stessa.

Grazie a tale soluzione i mezzi di ricircolo sono di semplice realizzazione e garantiscono una fluida ricircolazione delle sfere.

Secondo un alternativo aspetto dell’invenzione, la scanalatura elicoidale si può estendere attorno all’asse di scorrimento secondo un angolo maggiore di 360°, formando una filettatura esterna.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione i mezzi di ricircolo comprendono un deflettore che è inserito in una opportuna sede ricavata nel secondo corpo cilindrico ed è configurato per porre in comunicazione fra loro una porzione iniziale ed una porzione finale di una circonvoluzione della scanalatura elicoidale esterna. In questo modo è reso disponibile un anello chiuso in cui le sfere possono ricircolare, realizzato in una semplice ed economica filettatura esterna.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il secondo corpo cilindrico può comprendere un corpo centrale sul quale è ricavata la scanalatura elicoidale ed una coppia di corpi estremali fissati al corpo centrale, e in cui i mezzi di ricircolo possono comprendere una coppia di canali elicoidali interni, ognuno ricavato in un rispettivo corpo estremale e comunicante ad un’estremità con la scanalatura elicoidale, ed un canale passante ricavato nel corpo centrale e atto a porre in comunicazione i canali elicoidali interni.

Grazie a tale soluzione si riduce il rischio di inceppamenti o rallentamenti delle sfere causati da corpi estranei, poiché la zona del ricircolo delle sfere è difficilmente accessibile per tali corpi estranei.

Vantaggiosamente, le superfici del canale passante possono essere definite da una scanalatura ricavata su una porzione del corpo centrale a contatto con lo stelo e da una porzione del mantello dello stelo.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il mantello dello stelo può non presentare soluzione di continuità e il secondo corpo cilindrico è fissato a detto stelo mediante fissaggio per interferenza, ad esempio mediante calettamento a caldo.

In tal modo l’assemblaggio dell’attuatore è semplice ed economico. Inoltre tale soluzione permette di utilizzare un semplice stelo, ad esempio dotato di un trattamento superficiale indurente, al quale non è necessario effettuare lavorazioni a macchina con asportazione di materiale per permettere il fissaggio con il secondo corpo cilindrico.

In alternativa, il secondo corpo cilindrico può comprendere un lembo ricavato ad un’estremità assiale dello stesso ed atto ad essere inserito, ad esempio mediante deformazione plastica, in un incavo ricavato nello stelo.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, l’attuatore comprende un perno di riferimento, il quale presenta un’estremità alloggiata in un’opportuna sede ricavata nello stelo ed un’altra estremità alloggiata in un’opportuna sede ricavata nel secondo corpo cilindrico.

Grazie a tale soluzione è possibile orientare, ovvero porre in fase, la scanalatura elicoidale rispetto allo stelo, e quindi alla filettatura interna, in modo semplice, economico e preciso.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, il secondo corpo cilindrico può comprendere una fenditura assiale, la quale giace su di un piano contenente un asse di simmetria del secondo corpo cilindrico e si estende da una porzione del secondo corpo cilindrico rivolta verso il primo corpo cilindrico ad una porzione del secondo corpo cilindrico rivolta verso lo stelo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.

La figura 1 è una vista in prospettiva di un attuatore secondo l’invenzione.

La figura 2 è una vista laterale dell’attuatore di figura 1.

La figura 3 è una vista in sezione dell’attuatore di figura 2 secondo il piano III-III. La figura 4 è una vista in sezione dell’attuatore in figura 3 in una differente posizione operativa.

La figura 5 è una vista in sezione di una diversa forma di attuazione di uno stelo dell’attuatore.

La figura 6 è una vista frontale, con una porzione sezionata, di una prima forma di attuazione di un secondo corpo cilindrico e di mezzi di ricircolo dell’attuatore. La figura 7 è una vista in prospettiva con ingrandimento del secondo corpo cilindrico di figura 6.

La figura 8 è una vista frontale di una seconda forma di attuazione del secondo corpo cilindrico e dei mezzi di ricircolo dell’attuatore.

La figura 9 è un vista in sezione del dispositivo in figura 8 secondo il piano IX-IX. La figura 10 è una vista frontale, con una porzione sezionata, di una terza forma di attuazione del secondo corpo cilindrico e dei mezzi di ricircolo dell’attuatore.

La figura 11 è un esploso del secondo corpo cilindrico di figura 10.

La figura 12 è uno schema di un sistema di sterzatura secondo l’invenzione.

MODO MIGLIORE PER ATTUARE L’INVENZIONE

Con particolare riferimento alla figura 12, si è indicato globalmente con 1 un sistema di sterzatura per un veicolo dotato di una coppia di ruote sterzanti 15.

Il sistema di sterzatura comprende un primo leveraggio di sterzo L1 connesso ad una ruota 15, un secondo leveraggio di sterzo L2 connesso ad un’altra ruota 15, un attuatore 10 elettrico lineare atto ad azionare uno dei due leveraggi di sterzo L1,L2 ed un meccanismo di comando C atto a governare l’attuatore 10.

In alternativa, il sistema di sterzatura può comprendere un attuatore 10 per ogni leveraggio di sterzo L1,L2.

L’attuatore 10 comprende un involucro 20 dotato di una porzione tubolare 25 (di forma allungata), la quale, ad esempio, presenta sezione trasversale rettangolare e può essere realizzata in una estrusione di alluminio.

La porzione tubolare 25 è destinata ad essere fissata ad un telaio 5 del veicolo. Come illustrato in figura 1, l’involucro 20 comprende anche una prima testata 30 e una seconda tesata 35 atte a chiudere le estremità aperte della porzione tubolare 25.

La prima testata 30 e la seconda testata 35 sono fissate alla porzione tubolare 25, ad esempio mediante organi filettati.

La prima testata 30 e la seconda testata 35 possono essere realizzate in acciaio ad alta resistenza, ad esempio dotato di un trattamento superficiale indurente effettuato su tutta la superficie della testata 30,35.

L’involucro 20 può inoltre comprendere una pluralità di alette di raffreddamento (non rappresentate nei disegni) disposte sulla sua superficie esterna.

L’attuatore 10 comprende uno stelo 40 scorrevolmente associato all’involucro 20 secondo un asse di scorrimento X, e dotato di almeno un’estremità che sporge esternamente da detto involucro 20.

L’asse di scorrimento X è parallelo ad un asse longitudinale dello stelo 40 e ad un asse longitudinale della porzione tubolare 25 dell’involucro 20.

In una forma di attuazione, lo stelo 40 è dotato di una prima porzione 45, ad esempio di forma cilindrica, che sporge esternamente, almeno in parte, dall’involucro 20 ed è scorrevolmente inserita con ridotto gioco in un’apertura 50 cilindrica ricavata nella prima testata 30.

La prima testata 30 può comprendere una boccola 55 che definisce l’apertura 50. La boccola 55 può essere realizzata in un acciaio ad alta resistenza dotato di un trattamento superficiale indurente, ad esempio di nitrurazione.

Lo stelo 40 comprende anche una seconda porzione 60, ad esempio di forma cilindrica, affiancata alla prima porzione 45 e contenuta all’interno dell’involucro 20 (v. fig.3).

In pratica, la seconda porzione 60 rimane sempre all’interno di un volume che è definito dalla porzione tubolare 25 dell’involucro ed è delimitato nella direzione dell’asse di scorrimento X dalla prima testata 30 e dalla seconda testata 35.

Ovvero la seconda porzione 60 non attraversa la prima testata 30 e la seconda testata 35.

Nella preferita forma di realizzazione illustrata nei disegni, lo stelo 40 è dotato di una terza porzione 65, ad esempio di forma cilindrica, che sporge esternamente, almeno in parte, dall’involucro 20 ed è scorrevolmente inserita con ridotto gioco in un’apertura 70 cilindrica ricavata nella seconda testata 35.

La seconda testata 35 può comprendere una boccola 75 che definisce l’apertura 70.

La boccola 75 può essere realizzata in un acciaio ad alta resistenza dotato di un trattamento superficiale indurente, ad esempio un trattamento superficiale di nitrurazione.

La terza porzione 65 è affiancata alla seconda porzione 60 dall’estremità opposta alla prima porzione 45.

Nella preferita forma di realizzazione di figura 3 e 4, lo stelo 40 presenta sezione trasversale di forma circolare e costante lungo tutta l’estensione assiale dello stelo stesso compresa tra l’estremità libera della prima porzione 45 e l’estremità libera della terza porzione 65.

Lo stelo 40 comprende inoltre elementi di connessione con i leveraggi di sterzo L1,L2 posti alle estremità libere della prima porzione 45 e della terza porzione 65. Ad esempio, come illustrato nelle figure da 1 a 4, gli elementi di connessione dello stelo 40 comprendono un primo elemento a forcella F1, posto all’estremità della prima porzione 45 opposta alla terza porzione 65 e tramite il quale la prima porzione 45 è solidale (incernierata) al primo leveraggio di sterzo L1, ed un secondo elemento a forcella F2, posto all’estremità della terza porzione 65 opposta alla prima porzione 45 e tramite il quale la terza porzione 65 è solidale (incernierata) al secondo leveraggio di sterzo L2.

Tale forma di attuazione degli elementi di connessione può essere utilizzata nel campo dei carrelli sollevatori.

In una seconda forma di attuazione illustrata in figura 5, lo stelo 40 e l’apertura 50 della prima testata 30 sono analoghi o identici a quelli mostrati e descritti nella copendente domanda di brevetto a nome della stessa Richiedente depositata il medesimo giorno della domanda di brevetto in oggetto, che si intende qui interamente incorporata per riferimento.

In particolare, secondo tale forma di realizzazione lo stelo 40, ovvero la prima porzione 45, e l’apertura 50 sono configurati in modo da definire un collegamento prismatico 80 avente un asse di scorrimento coincidente con l’asse di scorrimento X. In questo modo si impedisce che lo stelo 40 possa ruotare rispetto all’involucro 20. Ad esempio, tale soluzione permette di frapporre uno snodo sferico (non illustrato nei disegni) tra le estremità dello stelo 40 ed i leveraggi L1,L2 per l’installazione dell’attuatore 10 su veicoli agricoli e/o da movimento terra.

In tale forma di realizzazione, la prima porzione 45 dello stelo 40 comprende una superficie piana 85, la quale giace su di un piano parallelo all’asse di scorrimento X ed è atta a scorrere su di una coniugata superficie piana 90 ricavata nell’apertura 50.

La superficie piana 85 non sporge rispetto alla seconda porzione 60 dello stelo 40, ovvero il piano su cui giace la superficie piana 85 dello stelo 40 interseca in due punti una circonferenza immaginaria che definisce il perimetro della sezione trasversale della seconda porzione 60 dello stelo.

Vantaggiosamente, la superficie piana 85 dello stelo 40 si estende per tutta la lunghezza assiale della prima porzione 45, ovvero dall’estremità libera della prima porzione 45 alla seconda porzione all’estremità della prima porzione 45 prossimale alla seconda porzione 60.

Inoltre, la superficie piana 90 dell’apertura 50 presenta larghezza (in direzione perpendicolare all’asse di scorrimento X) sostanzialmente pari alla larghezza (in direzione perpendicolare all’asse di scorrimento X) della superficie piana 85 dello stelo. Lo stelo 40 comprende anche una superficie di raccordo 95, ad esempio concava, atta a raccordare la superficie piana 85 dello stelo 40 alla seconda porzione 60 dello stelo 40, ovvero ad una superficie cilindrica della seconda porzione 60.

Tale superficie di raccordo 95, opportunamente sagomata, può fungere da fine corsa quando lo stelo 40 si muove verso l’apertura 50 della prima testata 30. Infine, la superficie piana 85 dello stelo 40 è delimitata in direzione trasversale all’asse di scorrimento X da una coppia di spigoli smussati 100 (si veda figura 5). In pratica, la prima porzione 45 è delimitata in direzione radiale dalla superficie piana 85, dagli spigoli smussati 100 e/o raccordati e da una porzione di superficie cilindrica 105 avente asse longitudinale parallelo all’asse di scorrimento X e che si estende circonferenzialmente da uno spigolo smussato 100 all’altro.

La superficie piana 85 dello stelo 40 può ad esempio essere ricavata mediante lavorazioni per asportazione di trucciolo (fresatura) da una prima porzione 45 di forma cilindrica.

In alternativa il collegamento prismatico 80 può essere realizzato mediante uno o più rilievi radiali, ricavati e/o connessi alla prima porzione 45 dello stelo 40 e atti a scorrere entro rispettive gole complementari ricavate nell’apertura 50.

Ad esempio lo stelo 40 può comprendere una chiavetta alloggiata in una sede ricavata nella prima porzione 45 ed atta a scorrere in una gola complementare ricavata nell’apertura 50.

Un’ulteriore alternativa può prevedere la presenza di una pluralità di superfici piane 85, ad esempio raccordate in modo definire una prima porzione 45 avente sezione trasversale sostanzialmente poligonale.

Non si esclude che anche la terza porzione 65 dello stelo 40 e l’apertura 70 della seconda testata 35 possano essere configurati per definire un ulteriore collegamento prismatico analogo a quello sopra descritto.

Lo stelo 40 può essere realizzato in acciaio, ad esempio acciaio C45, e può ad esempio ricevere un trattamento superficiale.

Il trattamento superficiale può ad esempio essere un trattamento con aggiunta di materiale, in particolare un trattamento di cromatura a deposizione elettrolitica o al plasma o trattamento termochimico con successiva ossidazione.

In alternativa, il trattamento superficiale con aggiunta di materiale può essere un trattamento di applicazione di uno strato ceramico, ad esempio con riporto al plasma o termochimico con successiva ossidazione.

Una ulteriore opzione prevede che il trattamento superficiale sia un trattamento di conversione termochimica.

L’attuatore 10 comprende una prima tenuta 110, alloggiata in una sede ricavata in una porzione della prima testata 30 esterna rispetto all’apertura 50, la quale è atta a circondare una parte del mantello della prima porzione 45 dello stelo 40 Nella prima forma di attuazione dello stelo 40, la prima tenuta 110 è di forma anulare dotata di un foro centrale di forma circolare.

Nella seconda forma di attuazione dello stelo 40, la prima tenuta 110 presenta forma anulare, ad esempio avente un perimetro esterno di forma qualsiasi, ed è dotata di un foro centrale di forma omologa alla forma della apertura 50.

Ad esempio, il perimetro esterno della prima tenuta 110 è di forma circolare.

Preferibilmente il foro centrale della tenuta 110 presenta un’area minore dell’area dalla sezione trasversale della prima porzione 45 dello stelo 40.

Una seconda tenuta 115 è alloggiata in una sede ricavata in una porzione della seconda testata 35 esterna rispetto all’apertura 70 ed è atta a circondare una parte del mantello della terza porzione 65 dello stelo 40.

La seconda tenuta 115 è di forma anulare, dotata di un foro centrale di forma circolare.

Le tenute 110,115 possono ad esempio essere tenute a labbro dotate di un labbro esterno, a contatto diretto con lo stelo 40 ed atto a rimuovere corpi estranei presenti sullo stelo 40, ed un labbro interno a contatto diretto col lo stelo 40 ed atto a impedire la fuoriuscita di liquido lubrificate dall’interno dell’involucro 20.

L’attuatore 10 comprende un motore elettrico 120, osservabile nelle figure 3-4, alloggiato all’interno dell’involucro 20, ad esempio coassiale allo stelo 40.

Il motore elettrico 120 è ad esempio del tipo trifase sincrono.

Il motore elettrico 120 comprende uno statore 125 fissato alla porzione tubolare 25 dell’involucro 20.

Lo statore 125 comprende, come noto al tecnico del settore, una struttura dotata di una pluralità di lamierini impacchettati attorno ai quali sono avvolte delle bobine collegate all’alimentazione elettrica del motore elettrico 120.

Il motore elettrico 120 comprende un rotore 135 internamente concentrico allo statore 125 e girevolmente associato all’involucro 20 rispetto ad un asse di rotazione sostanzialmente parallelo all’asse di scorrimento X.

Il rotore 135 è dotato di un corpo tubolare, ad esempio a sezione trasversale circolare, e di una pluralità di magneti permanenti disposti sulla superficie esterna, ovvero rivolta verso lo statore 125, del corpo tubolare.

I magneti permanenti possono ad esempio essere fissati al corpo tubolare mediante colle e/o collegamenti filettati.

L’attuatore 10 comprende un primo corpo cilindrico 140 assialmente cavo, il quale è solidale in rotazione al rotore 135 ed è coassiale allo stelo 40.

Il primo corpo cilindrico 140 è interamente contenuto all’interno dell’involucro 20, e, ad esempio, è girevolmente associato all’involucro 20 tramite una coppia di cuscinetti 145.

I cuscinetti 145 possono ad esempio essere disposti alle estremità assiali del primo corpo cilindrico 140 ed essere alloggiati in una opportuna sede ricavata nella rispettiva testata 30, 35.

Tale primo corpo cilindrico 140 può presentare estensione assiale sostanzialmente pari o minore della distanza tra le aperture cilindriche 50,70.

Il primo corpo cilindrico 140 è dotato di una filettatura interna 150 (ovvero ricavata su di una superficie interna del primo corpo cilindrico 140 che si affaccia sullo stelo 40), la quale si estende lungo tutta la dimensione assiale del primo corpo cilindrico 140 stesso e presenta un asse di avvitamento coincidente con l’asse centrale del primo corpo cilindrico 140.

Il primo corpo cilindrico 140 può ad esempio essere realizzato in un acciaio avente maggiore durezza rispetto all’acciaio con cui è realizzato lo stelo 40.

Preferibilmente il corpo cilindrico è realizzato in 100Cr6.

Il primo corpo cilindrico 140 può essere dotato di un trattamento superficiale di tempra.

L’attuatore 10 comprende un secondo corpo cilindrico 155, il quale è interamente contenuto all’interno dell’involucro 20, è dotato di una cavità assiale 160 ed è accoppiato al primo corpo cilindrico 140.

In particolare, il secondo corpo cilindrico 155 è dotato di una scanalatura elicoidale esterna 165 (ovvero ricavata su di una superficie del secondo corpo cilindrico 155 rivolta verso il primo corpo cilindrico 140) avvolta attorno all’asse centrale del secondo corpo cilindrico stesso ed è accoppiato al primo corpo cilindrico 140 mediante una pluralità di sfere 170 interposte tra la scanalatura elicoidale esterna 165 e la filettatura interna 150.

Il secondo corpo cilindrico 155 è calzato sullo stelo 40 ed è fissato ad esso, ovvero lo stelo 40 è inserito nella cavità assiale 160 del secondo corpo cilindrico 155. Nello specifico, il secondo corpo cilindrico 155 abbraccia ed è fissato alla seconda porzione 60 dello stelo 40 e può ad esempio presentare estensione assiale pari all’estensione assiale di detta seconda porzione 60.

Il secondo corpo cilindrico 155 è realizzato in un corpo distinto rispetto allo stelo 40.

Il secondo corpo cilindrico 155 presenta un ingombro in direzione radiale tale per cui la testata 30 definisce un elemento di riscontro per detto secondo corpo cilindrico 155, ovvero presenta un ingombro tale da non poter scorrere con lo stelo 40 attraverso l’apertura 50 della prima testata 30.

Preferibilmente, il secondo corpo cilindrico 155 presenta un ingombro in direzione radiale tale per cui anche la testata 35 definisce un elemento di riscontro per detto secondo corpo cilindrico 155, ovvero presenta un ingombro tale da non poter scorrere con lo stelo 40 attraverso l’apertura 70 della seconda testata 35.

Ad esempio, nel caso in cui la prima porzione 45 è cilindrica, il diametro esterno (ovvero il diametro della superficie rivolata verso il primo corpo cilindrico 140) del secondo corpo cilindrico 155 è maggiore del diametro esterno dell’apertura 50 cilindrica della prima testata 30.

Preferibilmente, sempre in tale prima forma di attuazione dello stelo 40, il diametro esterno del secondo corpo cilindrico 155 è maggiore anche del diametro esterno dell’apertura 70 cilindrica della seconda testata 35.

L’attuatore 10 comprende mezzi di ricircolo 175 delle sfere 170 ricavati interamente nel secondo corpo cilindrico 155.

In una prima forma di attuazione del secondo corpo cilindrico 155 e dei mezzi di ricircolo 175 rappresentata nelle figure 6 e 7, la scanalatura elicoidale esterna 165 del secondo corpo cilindrico 155 presenta un ingresso 180 ed un’uscita 185 e si estende attorno all’asse del secondo corpo cilindrico 155 secondo un angolo minore di 360°.

Si precisa che ingresso 180 ed uscita 185 sono invertibili in base al senso di rotazione del primo corpo cilindrico 140.

In tale forma di realizzazione i mezzi di ricircolo 175 comprendono una scanalatura di collegamento 190, ricavata nel secondo corpo cilindrico 155, che unisce fra loro l’ingresso 180 e l’uscita 185 della scanalatura elicoidale esterna 165 chiudendo ad anello attorno all’asse del secondo corpo cilindrico 155 la scanalatura elicoidale esterna stessa.

La scanalatura di collegamento 190 presenta una profondità radiale maggiore della profondità radiale della scanalatura elicoidale esterna 165 ed è raccordata all’ingresso 180 e all’uscita 185 di detta scanalatura elicoidale esterna 165.

In particolare, la profondità della scanalatura di collegamento 190 è tale per cui le sfere, attraversando detta scanalatura di collegamento 190, scavalcano la cresta di una porzione della filettatura interna 150 affaccia su una cresta della scanalatura elicoidale esterna 165 compresa tra l’ingresso 180 e l’uscita 185.

Preferibilmente, in questa prima forma di attuazione, l’attuatore presenta una pluralità di scanalature elicoidali esterne 165, ricavate nel secondo corpo cilindrico 155, che si estendono attorno all’asse del secondo corpo cilindrico 155 secondo un angolo minore di 360° e che sono chiuse ad anello da una pluralità di rispettive scanalature di collegamento 190.

In una seconda ed in una terza forma di attuazione del secondo corpo cilindrico 155 e dei mezzi di ricircolo 175 rappresentata nelle figure da 8 a 11, la scanalatura elicoidale esterna 165 del secondo corpo cilindrico 155 si estende attorno all’asse del secondo corpo cilindrico 155 secondo un angolo maggiore di un angolo di 360°. La scanalatura elicoidale esterna 165 definisce così una filettatura esterna accoppiata tramite l’interposizione delle sfere 170 alla filettatura interna 150 del primo corpo cilindrico 140.

Ad esempio, nella seconda forma di attuazione rappresentata nelle figure 8 e 9, la scanalatura elicoidale esterna 165 può avere estensione assiale sostanzialmente pari all’estensione assiale del secondo corpo cilindrico 155.

In tale seconda forma di attuazione, i mezzi di ricircolo 175 comprendono un deflettore 195 che è inserito in una opportuna sede ricavata nel secondo corpo cilindrico 155 ed è configurato per porre in comunicazione fra loro una porzione iniziale 200 ed una porzione finale 205 di una circonvoluzione della scanalatura elicoidale esterna 165, in modo da trasferire le sfere 170 da detta porzione finale 205 a detta porzione iniziale 200.

In questo modo è possibile realizzare un anello chiuso nel quale le sfere 170 possono ricircolare in una semplice scanalatura elicoidale esterna 165.

Il deflettore 195 comprende un corpo 210 atto ad essere inserito senza gioco, ad esempio per interferenza, nella sede, la quale si estende dalla porzione iniziale 200 alla porzione finale 205 di detta circonvoluzione.

La sede del deflettore 195 può ad esempio essere costituita da un’asola passante, ovvero che attraversa radialmente il secondo corpo cilindrico 155.

Il deflettore 195 è dotato di una scanalatura passante 215 ricavata nel corpo 210 e che si estende dalla porzione d’ingresso 200 alla porzione d’uscita 205 di detta circonvoluzione.

La scanalatura passante 215 (in uso) presenta una profondità radiale maggiore della profondità radiale della scanalatura elicoidale esterna 165.

In particolare, la profondità della scanalatura passante 215 è tale per cui le sfere 170, attraversando detta scanalatura passante 215, scavalcano la cresta di una porzione della filettatura interna 150 affaccia su una cresta della scanalatura elicoidale esterna 165 compresa tra le due circonvoluzioni adiacenti che il deflettore 195 pone in comunicazione.

Inoltre, la scanalatura passante 215 presenta estremità assiali raccordate ai profili delle circonvoluzioni adiacenti della scanalatura elicoidale esterna 165 che il deflettore 195 pone in comunicazione.

Ad esempio, detta scanalatura passante 215 definisce un percorso a forma di S per le sfere 170.

Il deflettore 195 può ad esempio essere fissato nella sede mediante montaggio per interferenza (a caldo o a freddo).

Preferibilmente i mezzi di ricircolo 175 comprendono una pluralità di deflettori 195 inseriti in apposite sedi, in modo da a chiudere ad un anello più porzioni della scanalatura elicoidale esterna 165.

Nella terza forma di attuazione, il secondo corpo cilindrico 155 comprende un corpo centrale 220 sul quale è ricavata la scanalatura elicoidale esterna 165 ed una coppia di corpi estremali 225 fissati al corpo centrale 220 in corrispondenza delle estremità assiali, ad esempio mediante organi di collegamento filettato.

In tale forma di attuazione, i mezzi di ricircolo 175 comprendono un canale passante 235, ricavato all’interno del secondo corpo cilindrico 155 e atto a porre i comunicazione le estremità della filettatura elicoidale esterna 165.

In particolare una coppia di canali elicoidali interni 230, ognuno ricavato in un rispettivo corpo estremale 225 e comunicante ad un’estremità con l’ingresso o l’uscita della scanalatura elicoidale esterna 165, ed un canale passante 235 ricavato nel corpo centrale 220 e atto a porre in comunicazione le estremità dei canali elicoidali interni 230 opposte alle estremità in comunicazione con la scanalatura elicoidale esterna 165.

Il canale passante 235 è definito da una scanalatura aperta, ad esempio rettilinea, ricavata su una porzione del corpo centrale 220 chiusa da una porzione del mantello dello stelo stesso.

Ogni corpo estremale 225 comprende una porzione anulare 240 ed una porzione aggettante 245, sporgente a sbalzo dalla porzione anulare 240 ed inserita a misura in un corrispondente incavo 250 ricavato nel corpo centrale 220.

Ogni incavo 250 è realizzato in corrispondenza di una circonvoluzione estremale della scanalatura elicoidale esterna 165 e presenta un’estensione angolare inferiore a 120° (in riferimento ad un angolo avente centro sull’asse longitudinale del corpo centrale 220).

In pratica, l’incavo 250 interrompe le circonvoluzioni di estremità della scanalatura elicoidale esterna 165.

Ogni porzione anulare 240 è dotata di una pluralità di fori passanti, aventi asse centrale parallelo all’asse longitudinale del secondo corpo cilindrico 155, attraverso i quali sono inseriti gli organi di collegamento filettato per il fissaggio del corpo estremale 225 al corpo centrale 220.

Ogni porzione aggettante 245 comprende un corrispondente canale elicoidale interno 230 ed una porzione di filettatura esterna configurata per completare la porzione di filettatura elicoidale esterna 165 interrotta dall’incavo 250.

Le tre forme di attuazione del secondo corpo cilindrico 155 e dei mezzi di ricircolo 175 possono essere applicate indistintamente alle diverse forme di attuazione dello stelo 40.

Inoltre, per tutte e tre le forme di attuazione del secondo corpo cilindrico 155 e dei mezzi di ricircolo 175, la cavità assiale 160 del secondo corpo cilindrico 155 è cilindrica.

Ad esempio il diametro di tale cavità assiale 160 può essere minore del diametro del mantello dello stelo 40.

In questo caso il secondo corpo cilindrico 155 è fissato per interferenza, ad esempio tramite calettamento a caldo, allo stelo 40.

In alternativa il secondo corpo cilindrico 155 può comprendere una fenditura assiale 260, la quale giace su di un piano contenente un asse di simmetria del secondo corpo cilindrico 155 e si estende da una porzione del secondo corpo cilindrico 155 rivolta verso il primo corpo cilindrico 140 ad una porzione del secondo corpo cilindrico 155 rivolta verso lo stelo 40.

In questo caso la seconda porzione 60 dello stelo 40 presenta un diametro minore della prima porzione 45 e della terza porzione 65, e la cavità assiale 160 del secondo corpo cilindrico 155 presenta un diametro sostanzialmente pari per difetto al diametro della seconda porzione 60.

In questa forma di attuazione il secondo corpo cilindrico 155 è bloccato assialmente allo stelo 40 tramite una coppia di spallamenti assiali, i quali sono definiti dalla variazione di diametro tra la seconda porzione 60 e la prima porzione 45 o la terza porzione 65.

La fenditura assiale 260 permette la deformazione elastica, nella direzione dell’allargamento del diametro, del secondo corpo cilindrico 155 quando la prima porzione 45 o la terza porzione 65 dello stelo 50 vengono inseriti nella cavità assiale 160. Proseguendo nell’inserimento dello stelo 40, quando il secondo corpo cilindrico 155 si trova sovrapposto alla seconda porzione 60, detto secondo corpo cilindrico 155 torna a richiudersi abbracciando la seconda porzione 60 e rimane assialmente bloccato tra la coppia di spallamenti.

In alternativa, lo stelo 40 può essere inserito con ridotto gioco nella cavità assiale 160 del secondo corpo cilindrico 155 (si vedano le figure 10 e 11).

In tal caso, il secondo corpo cilindrico 155 comprende un lembo 265 ricavato ad un’estremità assiale dello stesso ed atto ad essere inserito in un incavo ricavato nello stelo 40.

Il lembo 265 e l’incavo possono ad esempio essere anulari, in modo da realizzare un fissaggio per cianfrinatura.

In alternativa o in aggiunta, il secondo corpo cilindrico 155 può essere fissato allo stelo mediante organi filettati avvitabili in apposite sedi ricavate nello stelo 40. In alternativa o in aggiunta, l’attuatore 10 può comprendere un perno di riferimento 270, preferibilmente due perni di riferimento 270, il quale presenta un’estremità alloggiata in una prima sede ricavata nello stelo 40 ed un’altra estremità alloggiata in una seconda sede ricavata nel secondo corpo cilindrico 155 (visibile in figura 6). Il perno di riferimento 270 permette di porre in fase lo stelo 40 col secondo corpo cilindrico 155, e nella forma di attuazione del secondo corpo cilindrico 155 in cui è presente la fenditura assiale 260 impedisce la rotazione del secondo corpo cilindrico 155 rispetto allo stelo 40.

Anche i diversi metodi di fissaggio possono essere applicati indistintamente alle diverse forme di attuazione dello stelo 40.

Il secondo corpo cilindrico 155 può essere realizzato in un acciaio avente maggiore durezza rispetto all’acciaio con cui è realizzato lo stelo 40.

Preferibilmente il corpo cilindrico è realizzato in 100Cr6.

L’attuatore 10 comprende inoltre un sensore angolare comprendente un elemento 280 fissato al primo corpo cilindrico 140 ed un sensore 285 atto a leggere l’elemento 280, alloggiato in una sede ricavata nella porzione tubolare 25 dell’involucro 20.

L’attuatore 10 può comprendere anche comprende anche un sensore lineare (non illustrato nei disegni) atto a fornire un’informazione relativa alla posizione assiale dello stelo 40 lungo l’asse di scorrimento X.

Infine, l’attuatore 10, ovvero l’involucro 20, è almeno parzialmente riempito di liquido lubrificante.

In alternativa o in aggiunta, i mezzi di ricircolo 175 comprendono un sistema di lubrificazione a grasso.

Il funzionamento dell’attuatore 10 secondo l’invenzione è il seguente.

Quando il motore elettrico 120 viene azionato, il primo corpo cilindrico 140 viene posto in rotazione attorno all’asse centrale X e, non potendo lo stelo 40 ruotare perché incernierato alle ruote sterzanti 15, il moto rotatorio del primo corpo cilindrico 140 è trasformato in un moto traslatorio dello stelo 40 lungo l’asse centrale X.

Lo stelo 40 nel suo moto traslatorio spinge uno dei due leveraggi mentre tira quello opposto, inclinando così le ruote sterzanti 15 rispetto alla direzione di avanzamento del veicolo.

Durante la manovra di sterzata si effettua una verifica del corretto funzionamento dell’azionamento tramite il sensore angolare e il sensore lineare.

Grazie al secondo corpo cilindrico 155, che presenta un diametro esterno maggiore di quello delle aperture 50,70, si evita che lo stelo 40 possa oltrepassare l’escursione massima di progetto che causerebbe la fuoriuscita delle sfere 170 mezzi di ricircolo 175.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di sterzatura (1) dotato di un attuatore (10) elettrico lineare, in cui l’attuatore (10) comprende: - un involucro (20), - uno stelo (40) scorrevolmente associato all’involucro (20) rispetto ad un asse di scorrimento (X) e dotato di un’estremità che sporge esternamente da detto involucro (20), - un motore elettrico (120), alloggiato nell’involucro (20), il quale è dotato di uno statore (125) e di un rotore (135) assialmente cavo e coassiale allo stelo (40), in cui il rotore (135) è azionabile in rotazione rispetto ad un asse di rotazione parallelo all’asse di scorrimento (X), - un primo corpo cilindrico (140) assialmente cavo, il quale è solidale in rotazione al rotore (135) ed è dotato di una filettatura interna (150), - un secondo corpo cilindrico (155) assialmente cavo, calzato sullo stelo (40) e connesso in modo solidale ad esso, in cui il secondo corpo cilindrico (155) è inserito all’interno del primo corpo cilindrico (140) ed è dotato di una scanalatura elicoidale esterna (165) coassiale alla filettatura interna (150) del primo corpo cilindrico (140), - una pluralità di sfere (170) interposte tra la scanalatura elicoidale esterna (165) del secondo corpo cilindrico (155) e la filettatura interna (150) del primo corpo cilindrico (140) per l’accoppiamento della filettatura interna (150) con la scanalatura elicoidale esterna (165), e - mezzi di ricircolo (175) per il ricircolo delle sfere (170) ricavati nel secondo corpo cilindrico (155).
2. Il sistema di sterzatura (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il primo corpo cilindro (140) ed il secondo corpo cilindrico (155) sono assialmente contenuti all’interno dell’involucro (20), ed in cui l’involucro (20) è chiuso ad un’estremità da una testata (30,35) dotata di un’apertura (50,70) in cui è scorrevolmente inserito lo stelo (40), la testata (30,35) definendo un elemento di riscontro per il secondo corpo cilindrico (155).
3. Il sistema di sterzatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la scanalatura elicoidale esterna (165) presenta un ingresso (180) ed un’uscita (185) e si estende attorno all’asse del secondo corpo cilindrico (155) secondo un angolo minore di 360°, ed in cui i mezzi di ricircolo (175) comprendono una scanalatura di collegamento (190) che unisce fra loro l’ingresso (180) e l’uscita (185) della scanalatura elicoidale esterna (165), chiudendo ad anello attorno all’asse del secondo corpo cilindrico (155) detta scanalatura elicoidale esterna (165).
4. Il sistema di sterzatura (1) secondo le rivendicazioni 1-2, in cui la scanalatura elicoidale esterna (165) si estende attorno all’asse del secondo corpo cilindrico (155) secondo un angolo maggiore di 360°.
5. Il sistema di sterzatura (1) secondo la rivendicazione 4, in cui i mezzi di ricircolo comprendono un deflettore (195) che è inserito in una sede ricavata nel secondo corpo cilindrico (155) ed è configurato per porre in comunicazione fra loro una porzione iniziale (200) ed una porzione finale (205) di una circonvoluzione della scanalatura elicoidale esterna (165).
6. Il sistema di sterzatura (1) secondo la rivendicazione 4, in cui il secondo corpo cilindrico (155) comprende un corpo centrale (220) sul quale è ricavata la scanalatura elicoidale esterna (165) ed una coppia di corpi estremali (225) fissati al corpo centrale (220), e in cui i mezzi di ricircolo (175) comprendono una coppia di canali elicoidali interni (230), ognuno ricavato in un rispettivo corpo estremale (225) e comunicante ad un’estremità con la scanalatura elicoidale esterna (165), ed un canale passante (235) ricavato nel corpo centrale (220) e atto a porre in comunicazione i canali elicoidali interni (230).
7. Il sistema di sterzatura (1) secondo la rivendicazione 6, in cui il canale passante (235) è delimitato da una scanalatura aperta ricavata su una porzione del corpo centrale (220) chiusa da una porzione del mantello dello stelo (40).
8. Il sistema di sterzatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo corpo cilindrico (155) è fissato a detto stelo (40) mediante fissaggio per interferenza.
9. Il sistema di sterzatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 7, in cui il secondo corpo cilindrico (155) è fissato a detto stelo (40) mediante fissaggio per cianfrinatura.
10. Il sistema di sterzatura (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui lo stelo (40) comprende un perno di riferimento (270) alloggiabile almeno parzialmente in una corrispondente sede ricavata nel secondo corpo cilindrico (155).
11. Il sistema di sterzatura (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il secondo corpo cilindrico (155) comprende una fenditura radiale (260), la quale giace su di un piano un piano mediano contenente l’asse del secondo corpo cilindrico (155) e si estende assialmente per l’intera lunghezza del secondo corpo cilindrico (155) e radialmente per l’intero spessore radiale del secondo corpo cilindrico (155).
12. Il sistema di sterzatura (1) secondo la rivendicazione 1, che comprende un assale sterzante (A) meccanicamente connesso alla estremità dello stelo (40).
13. Un attuatore (10) elettrico lineare per sistemi di sterzatura comprendente: - un involucro (20), - uno stelo (40) scorrevolmente associato all’involucro (20) rispetto ad un asse di scorrimento (X) e dotato di un’estremità che sporge esternamente da detto involucro (20), - un motore elettrico (120), alloggiato nell’involucro (20), il quale è dotato di uno statore (125) e di un rotore (135) assialmente cavo e coassiale allo stelo (40), in cui il rotore (135) è azionabile in rotazione rispetto ad un asse di rotazione parallelo all’asse di scorrimento (X), - un primo corpo cilindrico (140) assialmente cavo, il quale è solidale in rotazione al rotore (135) ed è dotato di una filettatura interna (150), - un secondo corpo cilindrico (155) assialmente cavo, calzato sullo stelo (40) e connesso in modo solidale ad esso, in cui il secondo corpo cilindrico (140) è inserito all’interno del primo corpo cilindrico (140) ed è dotato di una scanalatura elicoidale esterna (165) coassiale alla filettatura interna (150) del primo corpo cilindrico (140), - una pluralità di sfere (170) interposte tra la scanalatura elicoidale esterna (165) del secondo corpo cilindrico (155) e la filettatura interna (150) del primo corpo cilindrico (140) per l’accoppiamento della filettatura interna (150) con la scanalatura elicoidale esterna (165), e - mezzi di ricircolo (175) per il ricircolo delle sfere (170) ricavati nel secondo corpo cilindrico (155).