ITBO970606A1 - Dispositivo di sterzo per veicoli provvisti di almeno due ruote. - Google Patents

Description

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di sterzo per veicoli provvisti di almeno due ruote.

Attualmente non sono disponibili in commercio veicoli a due ruote, preferibilmente ma non necessariamente per uso sportivo, che possano essere guidati per mezzo di spostamenti assiali del telaio del veicolo e variazioni della distribuzione dei pesi sul veicolo stesso, in modo tale da ottenere un comportamento dinamico simile a quello degli sci.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un veicolo provvisto di almeno due ruote in cui la sterzata della ruota anteriore di guida, normalmente parallela alla ruota posteriore, sia comandata da rotazioni assiali del telaio del veicolo e variazioni della distribuzione dei pesi gravanti sulle ruote.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un dispositivo di sterzo per veicoli provvisti di almeno due ruote di appoggio al suolo; il veicolo comprendendo un telaio, una ruota anteriore ed almeno una ruota posteriore; il detto dispositivo di sterzo essendo interposto tra la detta ruota anteriore ed il detto telaio, ed essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una forcella di supporto della ruota anteriore montata girevole attorno ad un primo asse su di elemento di supporto portato dal telaio, e mezzi elastici di reazione atti a mantenere la detta forcella in una posizione di riposo in cui la ruota anteriore risulta sostanzialmente allineata alla ruota posteriore; il detto primo asse essendo inclinato rispetto al suolo e disposto su di un primo piano di riferimento sostanzialmente perpendicolare all'asse di rotazione della ruota posteriore e sostanzialmente passante per il baricentro della ruota posteriore stessa; la ruota anteriore essendo montata girevole sulla detta forcella in modo tale che il suo asse di rotazione sia disposto su di un secondo piano di riferimento perpendicolare al detto primo asse.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di un veicolo a due ruote provvisto di un dispositivo di sterzo realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

le figure 2, 3 e 4 sono rispettivamente una vista in pianta, una vista frontale ed una vista laterale del veicolo illustrato in figura 2 mentre è in fase di sterzata; e

la figura 5 è una vista laterale di una particolare forma di attuazione del veicolo illustrato in figura 1.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo di sterzo atto ad essere montato su di un veicolo 2 comprendente un telaio 3 ed almeno due ruote di appoggio al suolo montate girevoli sul telaio 3 stesso. Nella trattazione che segue, con il termine suolo si intende la superficie del terreno sulla quale poggiano e scorrono le ruote del veicolo 2.

In particolare, il veicolo 2 comprende una ruota anteriore 4 ed almeno una ruota posteriore 5, ed il gruppo di sterzo 1 è atto a variare la posizione spaziale della ruota anteriore 5 in funzione delle rotazioni assiali impresse al telaio 3 e della distribuzione dei pesi sul telaio 3 stesso. La ruota posteriore 5 nell'esempio illustrato è invece collegata al telaio 3 attraverso una forcella 6 solidale al telaio 3 stesso.

Con riferimento alla figura 1, il dispositivo di sterzo 1 comprende una piastra di supporto 7 presentante un lato incernierato al telaio 3 in modo tale da poter oscillare attorno ad un asse A parallelo all'asse di rotazione della ruota posteriore 5, di seguito indicato con B; un elemento elastico 8 interposto tra il telaio 3 e la piastra 7 per mantenere, in assenza di sollecitazioni esterne, la piastra di supporto 7 in una posizione determinata rispetto al telaio 3; ed una forcella 9 montata girevole sulla piastra di supporto 7 attorno ad un asse C tramite l'interposizione di un cuscinetto reggispinta di tipo noto. L'asse C è inclinato rispetto al suolo e giace su di un piano PI che è perpendicolare all'asse B ed interseca l'asse B stesso in corrispondenza del baricentro della ruota posteriore 5.

La forcella 9 supporta la ruota anteriore 4, ed è conformata in modo tale che l'asse di rotazione della ruota anteriore 4 stessa, di seguito indicato con D, non intersechi l'asse C ma sia invece disposto su di un piano P2 perpendicolare all'asse C stesso. Nell'esempio illustrato, in particolare la ruota anteriore 4 è disposta in modo tale da risultare tangente all'asse C.

Il dispositivo di sterzo 1 comprende infine un elemento elastico 10 di reazione il quale, in assenza di sollecitazioni esterne, è atto a mantenere la forcella 9 in una posizione di riposo (figura 1) in cui la ruota anteriore 4 è allineata alla ruota posteriore 5. In particolare, nella posizione di riposo la ruota anteriore 4 è disposta sul piano Pi con l'asse D parallelo ed alla minima distanza dall'asse B.

Nell'esempio illustrato, l'elemento elastico 10 è costituito da una molla sollecitata in trazione la quale presenta una prima estremità solidale alla forcella 9, una seconda estremità solidale al telaio 3 o alla piastra di supporto 7, e l'estensione minima quando la forcella 9 è nella citata posizione di riposo. Tale molla è preferibilmente, ma non necessariamente, precaricata in trazione.

Con riferimento alle figure 1, 2, 3 e 4, in uso il dispositivo di sterzo 1 è strutturato in modo tale da mantenere la ruota anteriore 4 allineata alla ruota posteriore 5 fin tanto che il veicolo 2 avanza con il telaio 3 in una posizione tale da mantenere il piano PI perpendicolare al suolo (figura 1). Non appena al telaio 3 del veicolo 2 viene impressa una rotazione assiale tale da inclinare il piano PI, nel dispositivo di sterzo 1 si sviluppano delle forze che tendono a ruotare la forcella 9 in modo tale da sterzare la ruota anteriore 4 ed imprimere al veicolo 2 una traiettoria curva con concavità rivolta nella direzione della rotazione assiale del telaio 3 (figura 2, 3 e 4).

Ovviamente, l'elemento elastico 10 di reazione contrasta l'azione di tali forze con intensità progressivamente crescente, portando il dispositivo di sterzo 1 in una situazione di equilibrio in cui ad una determinata inclinazione del piano PI corrisponde un determinato angolo di rotazione della forcella 9 rispetto alla posizione di riposo.

In curva, il comportamento sopra descritto è ulteriormente modificato da variazioni della distribuzione dei pesi sul telaio 3. In particolare, a parità di inclinazione del piano PI, un incremento del peso gravante sulla ruota anteriore 4 produce un incremento delle forze che tendono a ruotare la forcella 9, con il conseguente aumento dell'angolo di sterzata della ruota anteriore 4. Analogamente, a parità di inclinazione del piano PI, una diminuzione del peso gravante sulla ruota anteriore 4 produce una riduzione delle forze che tendono a ruotare la forcella 9, con la conseguente diminuzione dell'angolo di sterzata della ruota anteriore 4.

Intuitivamente, la risposta del dispositivo di sterzo 1 alle rotazioni assiali del telaio 3 ed alla variazione della distribuzione dei pesi sul telaio 3 stesso dipende dalla geometria del dispositivo stesso; in particolare dipende dall'inclinazione dell'asse C rispetto al suolo e dalla distanza esistente tra l'asse C e l'asse D.

A parità di geometria costruttiva, invece la risposta del dispositivo di sterzo 1 dipende essenzialmente dalle caratteristiche dell'elemento elastico 10 di reazione e dalle caratteristiche dell'elemento elastico 8, se presente. In particolare, la costante elastica dell'elemento elastico 10 influenza direttamente il rapporto tra inclinazione del piano PI ed angolo di sterzata della ruota anteriore 4, mentre la costante elastica dell'elemento elastico 8 influenza direttamente la geometria del dispositivo di sterzo 1 in funzione della variazione della distribuzione dei pesi sul telaio 3.

Prima di illustrare la funzione dell'elemento elastico 8, è opportuno sottolineare che, in un dispositivo di sterzo 1 in cui l'asse C mantenga sempre la stessa inclinazione rispetto al suolo, a ciascuna inclinazione del piano PI corrisponde un angolo massimo di rotazione della forcella 9, che dipende esclusivamente dall'inclinazione dell'asse C rispetto al suolo e dalla geometria della forcella 9. La costante elastica dell'elemento elastico 10 determina solamente il valore del peso gravante sulla ruota anteriore 4 per il quale si ottiene tale angolo massimo di rotazione, mentre ulteriori aumenti del peso gravante sulla ruota anteriore 4 non produrranno alcun effetto sulla posizione della forcella 9.

Per ovviare a tale limitazione, l'elemento elastico 8 è atto a modificare dinamicamente l'inclinazione dell'asse C rispetto al suolo in funzione della distribuzione dei pesi sul telaio 3, in modo tale da aumentare il valore dell'angolo massimo di rotazione della forcella 9 associato a ciascun angolo di inclinazione del piano PI. In particolare, visto che l'ampiezza dell'angolo massimo di rotazione della forcella 9 cresce all'aumentare dell'inclinazione dell'asse C rispetto al suolo, l'elemento elastico 8 è atto ad raddrizzare progressivamente l'asse C via via che aumenta il peso gravante sulla ruota anteriore 4 in modo tale da aumentare progressivamente l'angolo massimo di rotazione della forcella 9. Tale comportamento si traduce in un incremento della sensibilità del dispositivo di sterzo 1 alla variazione della distribuzione dei pesi sul telaio 3.

Intuitivamente, è possibile dimensionare gli elementi elastici 8 e 10 in modo tale che l'azione dell'elemento elastico 8 si manifesti quando si esaurisce l'azione dell'elemento elastico 10.

Nell'esempio illustrato, l'elemento elastico 8 comprende una molla sollecitata in compressione che presenta una prima estremità in battuta sul telaio 3 ed una seconda estremità in battuta sulla piastra di supporto 7, ed eventualmente un ammortizzatore di tipo noto (non illustrato) il quale presenta, a sua volta, una prima estremità collegata al telaio 3 ed una seconda estremità collegata alla piastra di supporto 7.

Preferibilmente, ma non necessariamente, l'elemento elastico 8 può impiegare una o più molle precaricate in compressione (non necessariamente uguali tra loro), in modo tale da modificare la geometria del dispositivo di sterzo 1 solamente quando il peso gravante sulla ruota anteriore 4 supera un valore determinato.

Secondo una prima variante non illustrata, il dispositivo di sterzo 1 è privo dell'elemento elastico 8, e la piastra di supporto 7 è solidale al telaio 3.

Secondo una ulteriore variante non illustrata, la piastra di supporto 7 è solidale al telaio 3 ma è realizzata in materiale elasticamente deformabile in modo tale da poter comunque oscillare rispetto al telaio 3 e permettere, deformandosi, eventuali variazioni dell'inclinazione dell'asse C. In questo caso, il dispositivo di sterzo 1 può essere eventualmente privo dell'elemento elastico 8.

Secondo una terza variante non illustrata, l'elemento elastico 10 di reazione comprende due molle sollecitate in trazione presentanti costanti elastiche diverse. La prima molla agisce sulla forcella 9 quando il dispositivo di sterzo 1 curva a destra, la seconda molla agisce sulla forcella 9 quando il dispositivo di sterzo 1 curva a sinistra. Tale soluzione permettere di differenziare il comportamento del veicolo 2 in funzione della direzione della sterzata.

Nella figura 5 è illustrata una particolare forma di attuazione in cui il telaio 3 del veicolo 2 è realizzato in modo tale da permettere ad una persona di fissare un veicolo 2 a ciascun piede.

Risulta infine chiaro che al dispositivo di sterzo qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (11)

1. R IV E N D ICA Z IO N I 1. Dispositivo di sterzo (1) per veicoli (2) provvisti di almeno due ruote di appoggio al suolo; il veicolo (2) comprendendo un telaio (3), una ruota anteriore (4) ed almeno una ruota posteriore (5); il detto dispositivo di sterzo (1) essendo interposto tra la detta ruota anteriore (4) ed il detto telaio (3), ed essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una forcella (9) di supporto della ruota anteriore (4) montata girevole attorno ad un primo asse (C) su di elemento di supporto (7) portato dal telaio (3), e mezzi elastici di reazione (10) atti a mantenere la detta forcella (9) in una posizione di riposo in cui la ruota anteriore (4) risulta sostanzialmente allineata alla ruota posteriore (5); il detto primo asse (C) essendo inclinato rispetto al suolo e disposto su di un primo piano di riferimento (PI) sostanzialmente perpendicolare all'asse di rotazione (B) della ruota posteriore (5) e sostanzialmente passante per il baricentro della ruota posteriore (5) stessa; la ruota anteriore (4) essendo montata girevole sulla detta forcella (9) in modo tale che il suo asse di rotazione (D) sia disposto su di un secondo piano di riferimento (P2) perpendicolare al detto primo asse (C).
2. 2. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto elemento di supporto (7) è incernierato al telaio (3) in tale da poter oscillare attorno ad asse (A) sostanzialmente parallelo all'asse di rotazione (B) della ruota posteriore (5), ed il dispositivo di sterzo comprende mezzi elastici di smorzamento (8) i quali sono interposti tra il telaio (3) e l'elemento di supporto (7), e sono atti a mantenere l'elemento di supporto (7) e la forcella (9) in una posizione determinata rispetto al telaio (3); detta posizione determinata essendo variabile in funzione del peso gravante sulla detta ruota anteriore (4).
3. 3. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 1, <‘>caratterizzato dal fatto che il detto elemento di supporto (7) è angolarmente solidale al telaio (3).
4. 4. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto elemento di supporto (7) è solidale al detto telaio (3) ed è realizzato in materiale elasticamente deformabile in tale da poter oscillare rispetto al telaio (3) stesso.
5. 5. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprende mezzi elastici di smorzamento (8) interposti tra il telaio (3) e l'elemento di supporto (7); detti mezzi elastici di smorzamento (8) essendo atti a mantenere l'elemento di supporto (7) e la forcella (9) in una posizione determinata rispetto al telaio (3); detta posizione determinata essendo variabile in funzione del peso gravante sulla detta ruota anteriore (4).
6. 6. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 2 o 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elastici di smorzamento (8) comprendono almeno una molla di compressione disposta con una prima estremità in battuta sul detto telaio (3) e con una seconda estremità in battuta sul detto elemento di supporto (7).
7. 7. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 6 , caratterizzato dal fatto che la detta molla di compressione (8) è precaricata in compressione.
8. 8. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 2 o 5, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elastici di smorzamento (8) comprendono almeno un ammortizzatore presentante una prima estremità collegata al detto telaio (3) ed una seconda estremità collegata al detto elemento di supporto (7).
9. 9. Dispositivo di sterzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elastici di reazione (10) comprendono almeno una molla di trazione (10) la quale presenta una prima estremità solidale alla detta forcella (9) ed una seconda estremità solidale alternativamente al detto telaio (3) o al detto elemento di supporto (7); la detta molla di trazione (10) presentando l'estensione minima quando la forcella (9) è nella citata posizione di riposo.
10. 10. Dispositivo di sterzo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che la detta molla di trazione (10) è precaricata in trazione.
11. 11. Veicolo con almeno due ruote provvisto del un dispositivo di sterzo come rivendicato nelle rivendicazioni da 1 a 10.