IT202100022856A1 - Un veicolo a sella con forcella telescopica anteriore con sospensione progressiva integrata - Google Patents

Description

Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

"UN VEICOLO A SELLA CON FORCELLA TELESCOPICA ANTERIORE CON

SOSPENSIONE PROGRESSIVA INTEGRATA"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda il settore dei motoveicoli a sella, con almeno due ruote, quali ad esempio motocicli e scooter.

STATO DELL'ARTE

La forcella telescopica ? la sospensione di gran lunga pi? comune adottata anteriormente sui veicoli a due ruote; nelle motociclette di attuale produzione di massa solo BMW e Honda utilizzano qualcosa di diverso su alcuni modelli, mentre negli scooter ? principalmente Vespa a differenziarsi con il suo braccetto tirato.

Esiste comunque una differenza fondamentale fra le forcelle utilizzate nelle motociclette e quelle utilizzate negli scooter: le prime hanno gruppi telescopici ben pi? lunghi e utilizzano due piastre di fissaggio poste una sopra e l?altra sotto il cannotto di sterzo, gli scooter hanno invece gruppi telescopici corti fissati ad un?unica piastra posta sotto il cannotto.

La differenza di prestazione ? altrettanto evidente: le forcelle a doppia piastra possono avere pi? corsa perch? sono pi? lunghe e hanno molta pi? rigidezza flessionale in quanto lavorano in parallelo al cannotto del telaio, risultando quindi pi? indicate nei veicoli con prestazioni elevate a discapito per? degli ingombri intorno al cannotto.

Dal punto di vista del funzionamento va poi ricordato che con la forcella telescopica non ? possibile ottenere una geometria a rigidezza progressiva, poich? il rapporto fra gli spostamenti dell?escursione della ruota e della compressione delle molle dipende esclusivamente dall?angolo dello sterzo, che, diminuendo in frenata, la rende invece regressiva.

La forcella ha poi un limite dovuta al fatto che anche montando gli steli in versione rovesciata, ovvero con i foderi in alto e la canna di diametro inferiore in basso, la rigidezza flessionale risulta comunque limitata dal diametro di questa.

Possono infine esserci cause di asimmetria che conducono ad un comportamento non ottimale della soluzione: ? frequente che uno stelo contenga solo la molla e l?altro solo l?idraulica, variando continuamente la distribuzione dei carichi fra gli steli perch? la prima reagisce con una forza proporzionale alla corsa di affondamento dello stelo nel fodero mentre la seconda alla velocit? con cui questo affondamento avviene.

Una soluzione a tale asimmetria ? quella proposta nel brevetto EP 207624 B1 che posiziona una sola molla di grande diametro, esterna alle canne e in posizione centrale, appoggiata inferiormente su un ponticello di irrigidimento aggiunto fra le parti inferiori delle guide telescopiche sopra il penumatico e superiormente sulla piastra inferiore di sterzo. La molla unica lavora quindi per entrambi gli steli telescopici ma lo fa in uno spazio molto ridotto, per cui risulta necessariamente corta e larga, mentre un po' di progressivit? viene ottenuta cambiando il raggio di avvolgimento e\o il passo delle spire della molla stessa, ma sempre con una grossa limitazione nel definire la curva di progressivit? stessa.

Risultano soluzioni migliori quelle che oltre alla simmetria di carico fra gli steli raggiungono anche una progressivit? di tipo geometrico interponendo opportuni cinematismi fra la ruota e il gruppo molla ammortizzatore.

I pi? pertinenti in tal senso sono lo schema Saxon-Motodd del brevetto EP0507088B1 utilizzato da e quello proposto nel brevetto ITPD20100094A1 del professor dell?Universit? di Padova.

Il primo ? massicciamente utilizzato con il nome commerciale di Telelever, in cui l?asse di sterzo al contrario di quanto accade con una forcella convenzionale o anche l?invenzione proposta, varia la sua giacitura rispetto al telaio del veicolo perch? ? individuato unendo il centro dello snodo sferico che collega il braccio longitudinale alle canne telescopiche e il fissaggio oscillante di quest?ultime sulla piastra superiore di sterzo. In questo caso l?aspetto della sospensione ? quello di una forcella rinforzata da un braccio longitudinale ma in realt? le canne telescopiche servono solo per guidare i movimenti della ruota perch? prive degli elementi elastici o smorzanti che sono invece raggruppati in un singolo elemento posto fra il braccio longitudinale e il telaio, dietro il piantone di sterzo. Il secondo invece non ha avuto seguito commerciale ma utilizza un meccanismo a due bielle fulcrate al telaio e alla forcella in modo da poter gestire la progressivit?.

I casi citati sopra presentano per? il grande limite di utilizzare un fissaggio strutturalmente robusto sul corpo del veicolo e pi? precisamente sul motore per BMW e sul telaio per Cossalter e quindi non costituiscono una soluzione ottimale in termini di ingombri e costi.

SOMMARIO DELL?INVENZIONE

A fronte delle considerazioni riportate, compito precipuo della presente invenzione ? quello di superare gli inconvenienti sopra indicati relativi alla tecnica nota, fornendo uno schema di sospensione anteriore che risolva i problemi di ingombro e di costo, permettendo comunque di incrementare la rigidezza degli steli e migliorare la loro scorrevolezza, eliminando ogni asimmetria e con la possibilit? di impostare convenientemente la voluta curva di progressivit? geometrica.

La soluzione proposta prevede di utilizzare un singolo gruppo molla ammortizzatore in posizione trasversale azionato da un cinematismo costituito da una articolazione a ginocchio montata su ciascuno stelo forcella che quindi pu? essere privato degli elementi di reazione elastica e di smorzamento idraulico al suo interno.

L?utilizzo di gruppi telescopici che fungono semplicemente come guida della ruota ? il solo aspetto che accomuna l?invenzione ai due brevetti citati, perch? adesso il cinematismo ha la caratteristica peculiare di non necessitare di fissaggi esterni al gruppo forcella e pu? sterzare assiema ad esso.

Le coppie di puntoni 3?, 3?? e manovelle 4?, 4?? posizionate in modo da avere gli assi delle cerniere C?, C?? longitudinali, oltre che per assicurare la voluta progressivit? della sospensione, possono essere dimensionate in modo da accrescere del valore desiderato la rigidezza delle canne che sono gli elementi che guidano il valore della rigidezza in frenata. Il gruppo molla ammortizzatore 6 lavora come un bilanciere perch? sollecita i due cinematismi sugli steli 21?, 21?? con la medesima forza quindi anche durante l?affondamento dell?avantreno la simmetria dei carichi sui due gruppi telescopici 2?, 2?? ? garantita.

Altro vantaggio dell?invenzione ? quello di poter facilmente prevedere un correttore di assetto, ad esempio mettendo in serie con il gruppo molla ammortizzatore 6 un elemento 7 in grado di variare la sua lunghezza tramite un comando meccanico, idraulico o elettrico, sia a veicolo fermo, che in marcia comandato dal pilota, o in modo del tutto automatico tramite centralina elettronica in grado di dialogare con quella di controllo motore e/o dell?ABS. Il costo del biellismo e del singolo ammortizzatore ? inferiore a quello degli steli completi e permette di avere regolazioni facilmente raggiungibili e non raddoppiate, inoltre questo aspetto ? una ulteriore garanzia di simmetria di funzionamento perch? l?utente non pu? erroneamente settare diversamente le due sospensioni interne alle guide telescopiche.

Tale invenzione pu? essere comunque applicata anche ad una forcella convenzionale, ovvero con i foderi in basso e a piastra singola come solitamente si trova negli scooter. Anche un veicolo a tre ruote pu? giovarsi dell?invenzione, sia che abbia una sola ruota anteriore, sia che ne abbia due, purch? la sospensione adottata sia del tipo a forcella telescopica, anche se disposta in direzione longitudinale come Yamaha Niken, anzich? trasversale come in tutti gli altri veicoli.

ELENCO DELLE FIGURE

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno meglio evidenti dall'esame della seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del motociclo, illustrate a titolo indicativo e non limitativo, col supporto dei disegni allegati, in cui:

- la Figura 1 rappresenta la vista laterale di un motoveicolo dotato della presente invenzione applicata ad una forcella upside down a doppia piastra

- la Figura 2 rappresenta la vista frontale, una assonometrica del medesimo veicolo e una vista esplicativa della definizione del piano N

- la Figura 3 mostra un particolare della forcella upside down modificata con la soluzione tecnica e il suo esploso

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento alle citate figure, la presente invenzione ? dunque relativa ad un motoveicolo provvisto di una sospensione anteriore migliorata rispetto all'arte nota. Per gli scopi della presente invenzione, il termine "motoveicolo" deve essere considerato in senso lato, comprendendo in esso qualsiasi ciclo a motore termico o elettrico integrato nel telaio o oscillante come negli scooter, dotato di due o pi? ruote.

In Figura 1 il veicolo 1 presenta un motoveicolo 1 dotato di un telaio 11 su cui ? girevolmente connesso un sistema di supporto 200 della ruota anteriore 5 tramite l?asse di sterzo B.

In Figura 2 lo stesso veicolo ? visto frontalmente e in modo prospettico dal davanti in modo da evidenziare l?aspetto dell?invenzione applicata ad una forcella upside down 2 opportunamente modificata con il gruppo molla ? ammortizzatore 6 in posizione frontale e trasversale al piano N.

Tale forcella supporta la ruota anteriore 5 che presenta un cerchio con un canale di calettamento dello pneumatico 51 compreso fra due circonferenze estreme 52? e 52??, i cui centri p e q identificano un segmento pq giacente sull?asse di rotazione della ruota stessa D. Si definisce il piano N contenente l?asse di sterzo B e il punto medio r di tale segmento pq.

Rispetto a tale piano N gli assi, i punti e i componenti che si trovano completamente da una parte e hanno un corrispondente funzionale sul lato opposto saranno identificati dalla stessa lettera ma con un apice (?) se disposti a sinistra, e con due apici (??) se disposti a destra. Destra e sinistra sono convenzionalmente intesi rispetto al pilota seduto sul veicolo in posizione di marcia.

La simmetria ? la configurazione ideale ma anche pi? ovvia in quanto solitamente A? e A?? si trovano in posizione simmetrica rispetto ad N ma l?invenzione non dipende da tale simmetria: se per esempio A? fosse ad una distanza diversa dal piano N rispetto ad A??, il biellismo pu? comunque essere simmetrico rispetto ad N, oppure avere puntoni e manovelle del lato sinistro anch?esse a maggiore distanza rispetto al piano N e rimanere speculari rispetto ad un piano distinto e parallelo ad N, oppure perdere del tutto la simmetria geometrica del cinematismo stesso senza per questo che l?invenzione sia impossibilitata a funzionare perch? agendo comunque sempre da bilanciere i carichi che la sospensione scambia nella direzione di sfilamento ? sempre uguale sui due steli.

In Figura 3 il dettaglio della forcella modificata evidenzia i componenti utilizzati, isolandoli e la loro disposizione di montaggio. Le cerniere di fulcro delle manovelle 4, 4? sulla piastra 23 sono cilindriche con assi C?, C?? e sono sufficienti per garantire un moto planare di tutto il cinematismo, quindi i restanti punti di snodo ad entrambe le estremit? dei puntoni 3?, 3??, possono anche essere cerniere sferiche senza perdere funzionalit? cinematica. Se invece che sferiche sono per? realizzate anch?esse cilindriche con assi E?, E??, F?, F?? paralleli a C?, C?? e al piano N, allora l?assieme costituito dal puntone 3 e dalla manovella 4 pu? resistere a dei carichi flessionali in piani paralleli ad N e quindi collaborare con i gruppi telescopici 2?, 2?? a sopportare i carichi entranti dal punto di contatto a terra dello pneumatico.

In ogni caso le estremit? s?, s?? del gruppo molla ammortizzatore 6, del tutto simile a quello utilizzando nella sospensione posteriore delle motociclette, sono dotate di silentblocks oppure uniballs, ovvero di cerniere sferiche proprio per garantire che l?ammortizzatore sia soggetto solo a carichi assiali e non flessionali e non fornire quindi alcun contributo sulla rigidezza flessionale della struttura.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI

1) Un motoveicolo 1 dotato di un telaio 11 su cui ? girevolmente connesso un sistema di supporto 200 della ruota anteriore 5 tramite l?asse di sterzo B. Detta ruota 5 presenta un cerchio con un canale di calettamento dello pneumatico compreso fra due circonferenze estreme 52?, 52??, i cui centri p e q identificano un segmento pq giacente sull?asse di rotazione della ruota stessa D. Si definisce il piano N contenente l?asse di sterzo B e il punto medio r di tale segmento pq. Il supporto 200 ? caratterizzato dal fatto di essere costituito da due gruppi telescopici 2?, 2??, un perno ruota 51, almeno una piastra trasversale 23 e un piantone di sterzo 111. I gruppi telescopici 2?, 2?? sono disposti a cavaliere del piano medio N; e comprendono una parte inferiore 21?, 21?? e una parte superiore 22??, 22?? in grado di scorrere uno dentro l?altro secondo l?asse A?, A??. Le parti inferiori 21?, 21?? sono collegati fra loro tramite il perno ruota 51 su cui ? girevolmente connessa la ruota 5 attorno all?asse D, mentre le parti superiori 22? e 22?? sono collegate fra loro da almeno una piastra trasversale 23 fissata al piantone di sterzo 111, girevolmente connesso al telaio 1 tramite l?asse di sterzo B. Sulla piastra trasversale 23, o sulla parte superiore 22?, 22?? dei gruppi telescopici cui ? connessa, sono ricavati due fulcri di asse C? e C?? paralleli fra loro e al piano N, per altrettanti manovelle 4?, 4?? alle quali risultano collegate i centri s? e s?? degli snodi sferici posti alle estremit? del gruppo molla-ammortizzatore 6 che ha invece asse ortogonale al piano N. Dette manovelle vengono azionate dal movimento delle parti inferiori 21? e 21?? dei gruppi telescopici tramite i puntoni 3?, 3?? che prevedono alle estremit? degli snodi sferici oppure dei silentblock in gomma.

2) Un motoveicolo come da rivendicazione 1 ma con gli assi A?, A?? disposti simmetricamente rispetto al piano N

3) Un motoveicolo come da rivendicazione 1 in cui gli assi delle manovelle C?. C?? sono disposti simmetricamente rispetto al piano N

4) Un motoveicolo come da rivendicazione 1 in cui i puntoni 3?, 3?? prevedono alle estremit? delle cerniere cilindriche con assi E?, E??, F?, F?? anch?essi paralleli agli assi C?, C?? e al piano N nel collegamento con i suddetti elementi inferiori dei gruppi telescopici 21?, 21?? e manovelle 4?, 4??.

5) Un motoveicolo come da rivendicazione 1 e 4 con i componenti della sospensione 3?, 3??, 4?, 4?? dimensionati per collaborare con i gruppi telescopici nel sopportare i carichi flessionali dovuti alle forze scambiate fra pneumatico anteriore e piano strada

6) Un motoveicolo come da rivendicazioni 1 e una qualsiasi delle successive in cui al gruppo molla ammortizzatore 6 ? posto in serie un attuatore 7 comandato dal pilota o da un software del veicolo in grado di variare l?altezza da terra anteriore del veicolo tramite una variazione dello spostamento relativo di una parte dentro l?altra dei gruppi telescopici 21, 21? e 22?, 22?? non correlata ad una variazione di lunghezza del gruppo molla ammortizzatore 6

7) Un motoveicolo come da rivendicazione 1 e una qualsiasi combinazione delle altre in cui i centri S?, S?? degli snodi alle due opposte estremit? del gruppo molla ammortizzatore 6 si trovi sugli assi F?, e F?? con cui i Puntone 3?, 3?? sono fulcrati alle manovelle 4?, 4??