ITBG20110007A1

ITBG20110007A1 - STEERING SYSTEM OF A TWO-WHEEL TERRESTRIAL VEHICLE

Info

Publication number: ITBG20110007A1
Application number: IT000007A
Authority: IT
Inventors: Ferdinando Castelli
Original assignee: Ferdinando Castelli
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-26

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione avente per titolo: “Sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote“ Description of an invention patent entitled: "Steering system of a two-wheeled land vehicle"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un sistema e ad un metodo sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, come una moto. The present invention relates to a steering system and method of a two-wheeled land vehicle, such as a motorcycle.

Il conducente di una moto che voglia cambiare direzione, applica una coppia di forze al manubrio che viene trasferita attraverso un elemento rigido direttamente alla ruota anteriore, e si piega dalla parte della curva. The rider of a motorcycle who wants to change direction applies a torque of forces to the handlebar which is transferred through a rigid element directly to the front wheel, and leans on the corner.

La ruota anteriore si gira quasi impercettibilmente mentre la ruota posteriore che è fissa, segue il movimento generale della moto. The front wheel turns almost imperceptibly while the rear wheel, which is fixed, follows the general movement of the bike.

Scopo della presente invenzione è quello di provvedere ad un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote che permette una maggiore facilità nella manovra. The object of the present invention is to provide a steering system for a two-wheeled land vehicle which allows greater ease in maneuvering.

Altro scopo è quello di provvedere ad un sistema che sia di semplice realizzazione. Another purpose is to provide a system which is simple to implement.

In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote comprendente: una ruota posteriore sostenuta da un perno, e fissata ad una forcella, caratterizzato dal fatto che detto perno comprendente un primo estremo ed un secondo estremo; detto primo estremo è connesso a detta forcella mediante uno snodo sferico; detto secondo estremo è fissato a detta forcella in modo movibile lungo una direzione longitudinale di detto veicolo; detto secondo estremo è movibile su comando. In accordance with the present invention, these objects and others are achieved by a steering system of a two-wheeled land vehicle comprising: a rear wheel supported by a pin, and fixed to a fork, characterized in that said pin comprising a first extreme and a second extreme; said first end is connected to said fork by means of a spherical joint; said second end is fixed to said fork in a movable manner along a longitudinal direction of said vehicle; said second extreme can be moved on command.

Tali scopi vengono anche raggiunti da un metodo per sterzare un veicolo terrestre a due ruote comprendente le fasi di porre un primo estremo del perno della ruota posteriore di detto veicolo su uno snodo sferico; e di rendere mobile lungo una direzione longitudinale di detto veicolo il secondo estremo di detto perno, detto secondo estremo è movimentato da un attuatore lineare con vite senza fine in risposta alle misurazioni di un sensore. These objects are also achieved by a method for steering a two-wheeled land vehicle comprising the steps of placing a first end of the rear wheel pin of said vehicle on a ball joint; and to make the second end of said pin movable along a longitudinal direction of said vehicle, said second end is moved by a linear actuator with worm screw in response to the measurements of a sensor.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. Further features of the invention are described in the dependent claims.

I vantaggi di questa soluzione rispetto alle soluzioni dell'arte nota sono diversi. The advantages of this solution with respect to the solutions of the known art are different.

Grazie alla presente invenzione che permette di avere la ruota posteriore sterzante, le curve possono essere affrontate con maggiore efficacia. Si evitano, nelle gare di moto GP, le derapate della ruota posteriore. I movimenti del conducente si fanno più fluidi e armoniosi. Diminuisce la possibilità delle cadute nelle curve. Diminuiscono i tempi di percorrenza delle curve, come anche l’usura del pneumatico. Thanks to the present invention which allows the rear wheel to be steered, curves can be tackled more effectively. Drifting of the rear wheel is avoided in Moto GP races. The driver's movements become smoother and more harmonious. Decreases the chance of falls in curves. Curve travel times decrease, as does tire wear.

Inoltre, si ritiene che questa gestione elettronica della ruota posteriore sterzante integri anche l'antisbandamento. Infatti, se la moto dovesse prendere un'improvvisa sbandata il sistema l'assorbirebbe immediatamente diminuendo la sua gravità. Furthermore, it is believed that this electronic management of the rear wheel steering also integrates the anti-skid. In fact, if the bike were to take a sudden skid, the system would immediately absorb it, decreasing its gravity.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali: The characteristics and advantages of the present invention will become evident from the following detailed description of a practical embodiment thereof, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:

la figura 1 mostra schematicamente un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, visto in sezione dall'alto, in accordo alla presente invenzione; Figure 1 schematically shows a steering system of a two-wheeled land vehicle, seen in section from above, according to the present invention;

la figura 2 mostra schematicamente un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, visto in sezione da dietro, in accordo alla presente invenzione; Figure 2 schematically shows a steering system of a two-wheeled land vehicle, seen in section from behind, according to the present invention;

la figura 3 mostra schematicamente un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, visto in esploso, in accordo alla presente invenzione; Figure 3 schematically shows an exploded view of a steering system of a two-wheeled land vehicle, according to the present invention;

la figura 4 mostra schematicamente alcuni primi particolari di un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, di figura 3, visti in esploso, in accordo alla presente invenzione; figure 4 schematically shows some first details of a steering system of a two-wheeled land vehicle, of figure 3, exploded, according to the present invention;

la figura 5 mostra schematicamente alcuni secondi particolari di un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, di figura 3, visti in esploso, in accordo alla presente invenzione; figure 5 schematically shows some second details of a steering system of a two-wheeled land vehicle, of figure 3, exploded, according to the present invention;

la figura 6 mostra schematicamente alcuni terzi particolari di un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, di figura 3, visti in esploso, in accordo alla presente invenzione; figure 6 schematically shows some third details of a steering system of a two-wheeled land vehicle, of figure 3, exploded, according to the present invention;

la figura 7 mostra schematicamente alcuni quarti particolari di un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, di figura 3, visti in esploso, in accordo alla presente invenzione. figure 7 schematically shows some particular quarters of a steering system of a two-wheeled land vehicle, of figure 3, exploded, according to the present invention.

Riferendosi alle figure allegate, un sistema sterzante di un veicolo terrestre a due ruote, in accordo alla presente invenzione, comprende un veicolo, non mostrato, a due ruote avente uno sterzo sulla ruota anteriore di tipo noto, mentre la presente invenzione trova applicazione sulla ruota posteriore. With reference to the attached figures, a steering system of a two-wheeled land vehicle, according to the present invention, comprises a two-wheeled vehicle, not shown, having a front wheel steering of a known type, while the present invention is applied to the wheel rear.

Si consideri una ruota posteriore 10, ad esempio di una moto, imperniata su un perno 11 , in modo noto. Consider a rear wheel 10, for example of a motorcycle, hinged on a pin 11, in a known way.

Il sistema comprende due sostegni 12 e 13 del perno. I sostegni 12 e 13 sono costituiti da due strutture metalliche, ad esempio due barre metalliche aventi sezione ad U, da fissare alle forcelle posteriori della moto, ad esempio mediante saldatura, e che sosterranno il perno 11 , ai suoi estremi, come andremo a definire nel proseguo. Possono essere indistintamente fissati uno a destra ed uno a sinistra e viceversa comprensivi degli altri elementi che andremo a specificare. The system includes two pivot brackets 12 and 13. The supports 12 and 13 consist of two metal structures, for example two metal bars with a U-shaped section, to be fixed to the rear forks of the motorcycle, for example by welding, and which will support the pin 11, at its ends, as we will define in the continuation. They can be indistinctly set one on the right and one on the left and vice versa including the other elements that we are going to specify.

Il sostegno 12 comprende un foro ad asola 14 passante, avente l'asse maggiore nel senso longitudinale della moto, comprensivo di quattro fori circolari 15 filettati circostanti al foro 14 per il fissaggio di un supporto regolabile 16. Il supporto regolabile 16 è un blocchetto a forma di parallelepipedo con un foro passante 20 circondato da quattro fori ad asola 21. The support 12 comprises a through slot 14, having the major axis in the longitudinal direction of the motorcycle, including four circular threaded holes 15 surrounding the hole 14 for fixing an adjustable support 16. The adjustable support 16 is a block with parallelepiped shape with a through hole 20 surrounded by four slotted holes 21.

Quattro viti 22 permettono il fissaggio del supporto regolabile 16 al sostegno 12, in modo regolabile grazie alla forma ad asola dei fori 21. Le viti 22 passeranno nei fori 21 e quindi avvitati nei fori 15. La disposizione del supporto regolabile 16 verrà regolata mediante una vite 17, ortogonale rispetto alle viti 22, passando nel foro 17A del supporto 12. Four screws 22 allow the fixing of the adjustable support 16 to the support 12, in an adjustable way thanks to the slotted shape of the holes 21. The screws 22 will pass through the holes 21 and then screwed into the holes 15. The arrangement of the adjustable support 16 will be adjusted by means of a screw 17, perpendicular to the screws 22, passing through the hole 17A of the support 12.

Il supporto regolabile 16 sostiene uno snodo sferico 23 in cui alloggerà un estremo del perno 11. L’estremo del perno 11 verrà bloccato mediante un dado 24. The adjustable support 16 supports a spherical joint 23 in which one end of the pin 11 will be housed. The end of the pin 11 will be locked by means of a nut 24.

Preferibilmente, come distanziatore verrà posta una rondella 25 tra lo snodo sferico 23 ed il mozzo (non mostrato) della ruota. Preferably, a washer 25 will be placed as a spacer between the spherical joint 23 and the hub (not shown) of the wheel.

Il sostegno 13 comprende un foro ad asola 30 passante, avente l'asse maggiore nel senso longitudinale della moto. Il perno 11 passa nel foro 30 e trova posto in una bussola di guida 31. La bussola 31 è passante, il perno 11 fuoriesce ed è ancorato da un dado 32. The support 13 comprises a through slot 30, having the major axis in the longitudinal direction of the motorcycle. The pin 11 passes through the hole 30 and is placed in a guide bush 31. The bush 31 passes through, the pin 11 comes out and is anchored by a nut 32.

La bussola 31 è sostenuta in modo girevole da una forcella 33 mediante 2 viti 34 che passano nelle bronzine 34A che a loro volta sono nell'asola 34B del sostegno 13 per poi passare nei fori della forcella 33 e quindi avvitati nella bussola 31 . The bush 31 is rotatably supported by a fork 33 by means of 2 screws 34 which pass through the bushings 34A which in turn are in the slot 34B of the support 13 and then pass through the holes of the fork 33 and then screwed into the bush 31.

Le viti 34 avvitate sulla bussola 31 , possono scorrere, tramite le bronzine 34A, nelle asole 34B, permettendo uno scorrimento orizzontale (avanzando o indietreggiando) della bussola 31 e quindi del perno 11 in conseguenza deH'azionamento dell'attuatore 35. The screws 34 screwed onto the bush 31, can slide, through the bushings 34A, in the slots 34B, allowing a horizontal sliding (moving forward or backward) of the bush 31 and therefore of the pin 11 as a consequence of the actuation of the actuator 35.

Il perno centrale dell'attuatore 35 è fissato al centro della forcella 33. L'attuatore 35, è un attuatore lineare (motore passo a passo) con una vite senza fine che giace lungo un asse longitudinale alla moto. L'attuatore è incernierato nei fori 35A del sostegno 13 che fanno da cerniera . The central pin of the actuator 35 is fixed to the center of the fork 33. The actuator 35 is a linear actuator (stepping motor) with a worm screw which lies along an axis longitudinal to the motion. The actuator is hinged in the holes 35A of the support 13 which act as a hinge.

Il perno 11 alla sua estremità dove è connesso al snodo sferico 23 è come fosse incernierato e quindi il suo asse può muoversi liberamente. Per la presente invenzione è importante che possa muoversi in modo che l'asse del perno 11 , ed in particolare l'estremità opposta allo snodo sferico 23 possa avanzare e indietreggiare, quindi possa avere un movimento angolare giacente su un piano orizzontale. The pin 11 at its end where it is connected to the ball joint 23 is as if it were hinged and therefore its axis can move freely. For the present invention it is important that it can move so that the axis of the pin 11, and in particular the end opposite to the ball joint 23, can move forward and backward, therefore it can have an angular movement lying on a horizontal plane.

In conseguenza dell'azionamento deli'attuatore 35, il perno 11 ha libertà di movimento orizzontale grazie al foro ad asola 30, che quindi può avanzare ed indietreggiare. As a consequence of the actuation of the actuator 35, the pin 11 has freedom of horizontal movement thanks to the slot hole 30, which can therefore move forward and backward.

Il sistema in accordo alla presente invenzione permette di avere una ruota posteriore sterzante, secondo una prima forma di realizzazione libera di muoversi solo al seguito dell'inclinazione della moto, e secondo una forma di realizzazione più vantaggiosa della presente invenzione la ruota posteriore può seguire l'andamento della curva ruotando leggermente su comando deli'attuatore 35. The system according to the present invention allows to have a rear steering wheel, according to a first embodiment free to move only following the inclination of the motorcycle, and according to a more advantageous embodiment of the present invention the rear wheel can follow the trend of the curve by turning slightly on command of the actuator 35.

In una forma di realizzazione della presente invenzione la ruota posteriore è in grado di muoversi al massimo di un angolo di 2,5°. Un movimento leggero ma in grado di accompagnare il veicolo lungo la sua traiettoria curva. L'ampiezza dell'angolo può essere comunque regolabile e compreso all'interno di 2,5° in base al raggio di curvatura della curva. In one embodiment of the present invention, the rear wheel is capable of moving a maximum of an angle of 2.5 °. A light movement but able to accompany the vehicle along its curved trajectory. The amplitude of the angle can in any case be adjustable and included within 2.5 ° according to the radius of curvature of the curve.

La corona dentata di trasmissione ed il disco del freno (non mostrati nelle figure), sono normalmente appaiati al mozzo della ruota. Questi elementi subiscono un leggero spostamento, secondo la presente invenzione, che richiederanno leggeri accorgimenti per garantire il loro corretto funzionamento. The crown gear and the brake disc (not shown in the figures) are normally paired to the wheel hub. These elements undergo a slight displacement, according to the present invention, which will require slight measures to ensure their correct operation.

In particolare, la fusione che ospita le pinze e le pastiglie dei freni, ha un sistema di bloccaggio rispetto alla sua rotazione mediante una connessione al braccio della forcella. In accordo alla presente invenzione, per acconsentire lo spostamento della ruota, rispetto ad un asse verticale, si deve prevedere il movimento del sistema di blocco ad esempio mediante lo scorrimento di un perno fissato al braccio della forcella e scorrevole all'interno di un foro nella fusione. In questo modo il freno è bloccato e non può ruotare attorno al perno ma può distanziarsi o avvicinarsi leggermente dal braccio della forcella. In particular, the casting that houses the calipers and brake pads has a locking system with respect to its rotation by means of a connection to the fork arm. In accordance with the present invention, in order to allow the movement of the wheel, with respect to a vertical axis, the movement of the locking system must be provided, for example by sliding a pin fixed to the fork arm and sliding inside a hole in the merger. This way the brake is locked and cannot rotate around the pivot but can move away from or come slightly closer to the fork arm.

La corona dentata della catena che è fissata al mozzo in prossimità dello snodo sferico ha un movimento che ancor più limitato rispetto al movimento del freno (per via del braccio più corto). Tale leggero movimento non è in grado di creare problemi di deragliamento della catena ma comunque sarebbe preferibile aggiungere un tendi catena per mantenerla più stabile. The sprocket of the chain which is fixed to the hub near the ball joint has a movement that is even more limited than the movement of the brake (due to the shorter arm). This slight movement is not able to create problems of chain derailment but in any case it would be preferable to add a chain tensioner to keep it more stable.

Inoltre è necessario verificare che vi sia il giusto spazio tra la forcella e il pneumatico nella fase di sterzatura, per escludere il contatto del pneumatico sulla forcella. It is also necessary to check that there is the right space between the fork and the tire during the steering phase, to exclude the contact of the tire on the fork.

L'attuatore 35 è comandato elettricamente mediante una centralina comprendente un circuito elettronico che in risposta ad un segnale proveniente da un sensore, aziona la vite senza fine dell'attuatore in un senso o nell'altro, spostando la forcella 33 e quindi il perno 11 in avanti o indietro. The actuator 35 is electrically controlled by means of a control unit comprising an electronic circuit which, in response to a signal from a sensor, activates the worm screw of the actuator in one direction or the other, moving the fork 33 and therefore the pin 11 forward or backward.

Il sensore, che deve rendersi conto che la moto sta intraprendendo una curva, può essere un sensore di posizione che controlla il movimento dello sterzo e quindi di conseguenza aziona l'attuatore. Oppure può essere un sensore accelerometrico che controlla l'inclinazione del veicolo. The sensor, which must realize that the bike is taking a bend, can be a position sensor that controls the movement of the steering and therefore consequently operates the actuator. Or it can be an accelerometer sensor that monitors the vehicle's tilt.

La centralina elettronica non viene ulteriormente descritta in quanto in base alla presente descrizione, un tecnico del ramo è in grado di realizzarla. The electronic control unit is not further described since on the basis of the present description, a person skilled in the art is able to realize it.

Questa invenzione non crea problemi nel montaggio e nello smontaggio della ruota. Infatti, togliendo un dado 24 o 32 si sfila il perno della ruota liberando la stessa. This invention does not create problems in the assembly and disassembly of the wheel. In fact, by removing a nut 24 or 32, the wheel pin is removed, freeing it.

In pratica, i materiali metallici utilizzati per il sistema sterzante sono quelli normalmente utilizzati in questo am bito, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica. In practice, the metallic materials used for the steering system are those normally used in this field, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.

Il sistema sterzante così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. The steering system thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all falling within the scope of the inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements.

Claims

CLAIMS 1. Steering system of a two-wheeled land vehicle comprising: a rear wheel supported by a pin, and fixed to a fork, characterized in that said pin comprising a first end and a second end; said first end is connected to said fork by means of a spherical joint; said second end is fixed to said fork in a movable manner along a longitudinal direction of said vehicle; said second extreme can be moved on command.

2. System according to claim 1 characterized in that said second end can be moved along a longitudinal direction by means of a linear actuator with worm gearbox on command.

3. System according to one of the preceding claims characterized in that said second end is placed in a guide bush; said bush is rotatably supported by a fork having a central pin; said central pin is fixed to said linear actuator; said central pin lies along a longitudinal direction of said vehicle.

4. System according to one of the preceding claims, characterized in that said first and said second ends are connected to said fork respectively by means of a first and a second support.

5. System according to claim 4 characterized in that said ball joint is fixed to said first support by means of an adjustable support.

6. System according to claim 3 characterized in that said guide bush is fixed to said second support.

7. System according to claim 2 characterized in that said linear actuator is controlled by the signal coming from an electronic control unit; said signal coming from an electronic control unit is generated in response by a signal coming from an accelerometric sensor.

8. A method for steering a two-wheeled land vehicle comprising the steps of placing a first end of the rear wheel pivot of said vehicle on a ball joint; and to make the second end of said pin movable along a longitudinal direction of said vehicle, said second end is moved by a linear actuator with worm screw in response to the measurements of a sensor.