ITBS20110074A1 - Dispositivo di sospensione/ammortizzatore ad azione progressiva per veicoli - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

“DISPOSITIVO DI SOSPENSIONE/AMMORTIZZATORE AD

AZIONE PROGRESSIVA PER VEICOLIâ€

Campo dell’Invenzione

La presente invenzione riguarda in generale i veicoli sia a due che a quattro ruote, e si riferisce in particolare a un dispositivo di sospensione/ammortizzatore per tali veicoli.

Stato della Tecnica

Le ruote di veicoli, in particolare di motociclette ed analogamente biciclette, possono essere supportate per il tramite di sospensioni con ammortizzatore destinate ad assorbire gli urti e a ridurre i bruschi aumenti di carico sulle ruote dovuti sia alle irregolarità del terreno percorso dal veicolo che all’atterraggio dopo un eventuale salto come può accadere, per esempio, con moto da cross e/o similmente con biciclette da cross.

Un dispositivo di sospensione/ammortizzatore può essere del tipo a molle come rivelato, per esempio, dai documenti US 4360 214 e EP 1 223 101 oppure idraulico come rivelato, per esempio, dal documento EP 1 535 828 oppure idropneumatico, ciascuno con caratteristiche, prestazioni e anche inconvenienti che il tecnici del settore ben conoscono.

In particolare poi, nei veicoli a due ruote, per esempio, la sospensione à ̈ in genere collocata all’incirca in verticale, collegata, inferiormente, a un forcella oscillante e, in alto, a una parte superiore del telaio. L’azione di una sospensione di tipo noto per l’impiego sui veicoli a due ruote può anche essere regolata agendo sulla relativa molla o molle o sul sistema idraulico per variarne il precarico, ma il suo effetto rimane comunque lineare a meno di non ricorrere a un leveraggio aggiuntivo per renderne l’azione progressiva e più efficiente.

Tuttavia, l’adozione di un leveraggio aggiuntivo tende ad aumentare svantaggiosamente complessità, ingombri e peso della sospensione, nonché la geometria del veicolo.

Obiettivi e Sommario dell’Invenzione

La presente invenzione à ̈ stata concepita per rimediare quanto meno agli inconvenienti della tecnica nota e con gli obiettivi di semplificare la struttura di un dispositivo di sospensione per veicoli, di eliminare molle meccaniche, nonché di ridurre ingombri e peso del dispositivo a parità di prestazioni.

Un altro obiettivo dell’invenzione à ̈ di proporre, in particolare, un nuovo ed originale dispositivo di sospensione ad effetto progressivo senza dover ricorrere a ingombranti leverismi, nel senso di aumentarne reazione e rigidità all’aumentare del carico cui viene ad esser sottoposta di volta in volta, utilizzabile secondo diverse disposizioni nell’ambito di un veicolo e configurata per ridurre vantaggiosamente gli spazi da essa occupati così da permettere nuove e più consone geometrie nell’allestimento dei veicoli, specialmente quelli a due ruote.

Questo obiettivo à ̈ raggiunto, in accordo con l’invenzione, mediante un dispositivo di sospensione/ammortizzatore per veicoli secondo la rivendicazione 1, dispositivo che comprende, dunque, un’unità ammortizzante idraulica ad azione sostanzialmente lineare in combinazione con un’unità essenzialmente pneumatica ad azione ammortizzante progressiva in grado di coadiuvare l’azione ammortizzante dell’unità ammortizzante idraulica.

In particolare l’unità ammortizzante idraulica include un pistone dotato di uno stelo di guida ed operante in una camera contenente un fluido incomprimibile, quale un olio ammortizzante. Da parte sua l’unità ammortizzante pneumatica comprende una testa premente operante attraverso una membrana elastica su un cuscino pneumatico con un effetto variabile, progressivo, in risposta agli spostamenti del pistone nella camera contenente fluido incomprimibile dell’unità ammortizzante idraulica.

Vantaggiosamente, almeno una fra la membrana elastica e la testa premente, o meglio entrambe, hanno delle superfici frontali di contatto curve, meglio convesse, quella dell’una contraria a quella dell’altra. Ciò in modo che la superficie di contatto tra i due componenti aumenti progressivamente con un movimento di avanzamento della testa premente verso la membrana, o viceversa della membrana alla testa premente.

Vantaggiosamente la testa premente à ̈ associata allo stelo del pistone dell’unità ammortizzante idraulica per cui si troverà a muoversi relativamente alla membrana in dipendenza degli spostamenti di detto pistone e, quindi, delle sollecitazioni cui à ̈ soggetta la sospensione.

Di preferenza le due unità sono integrate coassialmente in uno stesso corpo con un organo in comune in grado di attivare sia l’unità idraulica che l’unità ammortizzante pneumatica in risposta al carico che viene a gravare sulla sospensione. L’organo in comune à ̈ lo stelo del pistone che da un lato segue gli spostamenti del pistone e dall’altro porta la testa premente operante sul cuscino pneumatico ad effetto ammortizzante progressivo.

Sostanzialmente, nell’insieme l’unità ammortizzante pneumatica consente di conferire al dispositivo sospensione un effetto progressivo di smorzamento delle oscillazione di un organo di un veicolo da ammortizzare in risposta alle condizioni del terreno che questo si trova a percorrere, e ciò senza ricorrere a ingombranti leveraggi e con il vantaggio di aumentarne reazione e rigidità della sospensione all’aumentare del carico cui viene ad esser sottoposta di volta in volta.

Breve Descrizione dei Disegni

Ulteriori dettagli dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, fatta con riferimento agli allegati disegni, indicativi e non limitativi, nei quali.

la Fig. 1 mostra una vista schematica del dispositivo di sospensione/ammortizzatore in una prima posizione inattiva;

la Fig.2 mostra il dispositivo di Fig. 1 in una posizione attiva; e le Figg. 3 e 4 mostrano un esempio di applicazione del dispositivo di sospensione/ammortizzatore alla forcella della ruota posteriore di un veicolo a due ruote, rispettivamente in una posizione inattiva ed attiva.

Descrizione dettagliata dell’Invenzione

Il dispositivo secondo l’invenzione comprende essenzialmente un’unità ammortizzante idraulica 11 e un’unità ammortizzante pneumatica 12. Nell’esempio di realizzazione mostrato nelle Figg. 1 e 2, le due unità idraulica e pneumatica 11,12 sono integrate in uno stesso corpo 13, di preferenza coassialmente.

Questo corpo 13 può comprendere allora una camicia 14 di preferenza cilindrica, le cui estremità opposte sono chiuse da flange di testa 15 e di fondo 16, rispettivamente. Detta camicia e dette flange sono accoppiate con l’interposizione di guarnizioni di tenuta. Inoltre, all’interno di detta camicia 14 à ̈ prevista una divisoria intermedia 17 parallela alle flange di testa e di fondo 15, 16 e delimitante con esse una prima camera 18 e una seconda camera 19.

Nell’esempio illustrato, la prima camera 18 à ̈ prevista per far parte dell’unità ammortizzante idraulica 11, mentre la seconda camera 19 costituisce parte dell’unità ammortizzante pneumatica 12.

Nella prima camera 18 à ̈ alloggiato e movibile un pistone 20 portato da uno stelo 21 che à ̈ guidato e passante assialmente sia nella flangia di testa 15 sia nella divisoria intermedia 17 di detto corpo, con l’interposizione di appropriate guarnizioni di tenuta –non rappresentate.

In particolare, lo stelo 21 del pistone 20 ha una prima estremità 21’ che si estende assialmente all’esterno della flangia di testa 15 e una seconda un’estremità 21†rivolta verso ed emergente nella seconda camera 19.

La prima estremità 21’ dello stelo 21 à ̈ collegabile, per esempio mediante un perno 22, direttamente, o indirettamente a mezzo di almeno una leva o altro elemento di articolazione, a un organo da ammortizzare, quale il supporto di una ruota di un veicolo, di modo che il pistone 20 abbia a spostarsi assialmente nella prima camera 18 in risposta agli spostamenti di tale organo da ammortizzare dipendenti in genere dalle sollecitazioni cui l’organo viene a trovarsi sottoposto durante la marcia del veicolo.

La prima camera 18 contiene un fluido idraulico, quale un olio per ammortizzatori, e il pistone 20 divide tale prima camera in due vani 18’, 18†, i quali sono di ampiezza variabile in dipendenza dei suoi movimenti assiali. I due vani comunicano idraulicamente tra loro attraverso almeno un passaggio di controllo per il transito del fluido da un vano all’altro secondo la posizione del pistone, detto almeno un passaggio essendo ricavato nel pistone o in una parte del corpo 13.

Alla seconda estremità 21†dello stelo 21 del pistone 20 rivolta verso la seconda camera 19 nel corpo 13 à ̈ associata una testa premente 23, solida, e in fronte alla testa premente 23 à ̈ disposta una membrana elastica 24 la cui periferia à ̈ fissata opportunamente in detta seconda camera.

La testa premente 23 può essere solidale allo stelo 21 oppure coniugatavi attraverso un semplice accoppiamento meccanico.

La membrana elastica 24 delimita con la flangia di fondo 16 un vano 25 di volume variabile, destinato a contenere un fluido comprimibile, quale un gas, o di preferenza aria, costituente sostanzialmente un cuscino pneumatico. Il fluido comprimibile può essere disposto e contenuto direttamente nel vano 25 caricandovelo attraverso un valvola di carico 26 e dotando il corpo di appropriati mezzi di tenuta almeno a livello della membrana elastica e della giunzione tra camicia 14 e flangia di base 24 del corpo 13. In alternativa il fluido comprimibile può essere predisposto e contenuto in un involucro o camera d’aria da collocarsi poi nel vano 25.

In particolare, la membra elastica 24 ha allo stato di riposo, una forma a cupola con una convessità rivolta verso la testa premente 23. A sua volta questa testa premente 23 ha una superficie frontale 23’ destinata ad appoggiare su, e ad interagire con, la membrana elastica 24.

La superficie frontale 23’ della testa premente 23 può avere varie forme, purché idonea ad impegnare sulla membrana elastica 24 con una superficie che va ad aumentare gradualmente a partire da una posizione di partenza nella quale la testa premente si trova semplicemente appoggiata alla sommità della membrana a cupola.

Però, di preferenza la membrana elastica 32 e la superficie frontale 23’ della testa premente 23 saranno uguali e contrarie, vale a dire analogamente convesse ed entrambe con raggio di curvatura, che può essere costante per tutta la loro estensione o variabile dalla loro zona centrale verso la loro periferia. Così in uno stato iniziale o di riposo, la testa premente e la membrana elastica si troveranno appoggiate una all’altra limitatamente alla sommità della loro superfici convesse, condizione nella quale il vano 25 ospitante il fluido incomprimibile o cuscino pneumatico ha un volume massimo prestabilito.

La sospensione secondo l’invenzione può essere applicata alle ruote di veicoli secondo varie modalità, una delle quali à ̈ rappresentata, ad esempio, nelle Figg. 3 e 4, con la sospensione in una condizione inattiva ed attiva, rispettivamente. In questa applicazione esemplificativa il corpo 13 della sospensione à ̈ fissato alla forcella 30 portante la ruota posteriore di un veicolo a due ruote, quale una motocicletta, mentre lo stelo 21 del pistone 20 dell’unità ammortizzante idraulica 11 à ̈ collegato mediante il relativo perno 22 al telaio di un veicolo.

In pratica, e qualunque sia la modalità di applicazione in opera, finché le forze operanti sulla sospensione, ovvero sullo stelo 21 del pistone 20 rimangono entro limiti prestabiliti il dispositivo si mantiene in una condizione di equilibrio, quale mostrata nelle Figg. 1 e 3, nella quale il pistone 20 e relativo stelo 21 sono sostanzialmente statici e la testa premente 23 si appoggia semplicemente sulla membrana elastica 24 sostanzialmente senza deformarla, dunque senza influire sostanzialmente sul volume di fluido comprimibile posto nel vano 25 definito dalla membrana stessa.

Diversamente, quando la sospensione si trova sollecitata da forze F esterne, come può avvenire per esempio quando la ruota del veicolo si trova a percorrere un terreno accidentato o in conseguenza di un atterraggio dopo un salto, si verifica uno spostamento del pistone 20, unitamente al relativo stelo 21 nella prima camera 18 contenente il fluido idraulico, con il risultato di smorzare vale a dire ammortizzare le oscillazioni della forcella, dunque della ruota. Allo stesso tempo, la testa premente 23 connessa allo stelo 21 del pistone 20 e che ne segue i movimenti va ad impegnare sulla membrana elastica 24 e, attraverso questa, sul fluido comprimibile posto nel vano 25, costituente un cuscino pneumatico.

Allora e vantaggiosamente, la testa premente solida 23 si trova sostanzialmente ad “affondare†nella membrana elastica 24 deformandola. Così, grazie alle superfici convesse di contatto più la testa premente 23 “affonda†nella membrana 24 più aumenta la superficie (che si può anche definire alesaggio) di contatto tra loro, più si riduce il volume del vano 25 ospitante il fluido comprimibile. Il risultato à ̈ un aumento progressivo della resistenza che si va ad opporre al movimento dello stelo 21 e, attraverso questo, dell’organo da ammortizzare, resistenza peraltro derivante anche, ma non necessariamente, da un aumento della pressione del fluido comprimibile disposto nel vano 25 o nell’involucro o camera collocato in detto vano e sul quale la testa premente 23 agisce attraverso la membrana elastica 24.

Si realizza pertanto a livello dell’unità ammortizzante pneumatica 12 un’azione ammortizzante progressiva che si aggiunge a quella sostanzialmente lineare del pistone nella prima camera 18 dell’unità ammortizzante idraulica 11 per una migliore risposta della sospensione alle sollecitazione cui si trova volta a volta soggetta.

Dato che sagoma delle superfici della testa premente 23 e della membrana elastica 24 tra loro a contatto sono di preferenza equivalenti, la deformazione di detta membrana ad opera della testa premente sarà uniforme in tutte le sue parti senza pieghe o raggrinzature che potrebbero influire sulla sua integrità.

Claims (10)

1. “DISPOSITIVO DI SOSPENSIONE/AMMORTIZZATORE AD AZIONE PROGRESSIVA PER VEICOLI†R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore per veicoli, comprendente un’unità ammortizzante idraulica (11) ad azione sostanzialmente lineare con un pistone (20) dotato di uno stelo di guida (21) ed operante in una camera (16) contenente un fluido incomprimibile, caratterizzato in ciò che l’unità ammortizzante idraulica (11) à ̈ associata con un’unità ammortizzante pneumatica (12) ad effetto progressivo, attivata da e coadiuvante l’azione ammortizzante di detta unità idraulica, e in ciò che detta unità ammortizzante pneumatica (12) comprende una testa premente (23) operante attraverso una membrana elastica (24) su un cuscino pneumatico (25) con un effetto variabile in risposta agli spostamenti del pistone (20) nella camera contenente il fluido incomprimibile dell’unità ammortizzante idraulica (11).
2. 2. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, in cui almeno uno dei due elementi scelto fra la testa premente (23) e la membrana elastica (24) ha una superficie frontale curva, di preferenza convessa, di contatto e appoggio sulla superficie dell’altro elemento, in modo che la superficie di contatto tra detti due elementi aumenti progressivamente con un movimento di avanzamento della testa premente verso la membrana, o viceversa della membrana alla testa premente, per un effetto ammortizzante progressivo.
3. 3. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione 1, in cui la testa premente (23) e la membrana elastica (24) hanno entrambe una superficie frontale curva, di preferenza convessa, di contatto e appoggio sulla superficie dell’una sull’altra, e in cui la superficie curva della membrana elastica e della testa premente sono contrarie una all’altra, in modo che la superficie di contatto tra testa premente e membrana elastica aumenti progressivamente con un movimento di avanzamento della testa premente verso la membrana, o viceversa della membrana alla testa premente, per un effetto ammortizzante progressivo.
4. 4. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione la rivendicazione 2 o 3, in cui le superfici frontali curve della testa premente (23) e/o della membrana elastica (24) hanno un raggio di curvatura uguale o diverso una dall’altra.
5. 5. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione la rivendicazione 4, in cui le superfici frontali curve della testa premente (23) e/o della membrana elastica (24) hanno un raggio di curvatura costante o variabile.
6. 6. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità ammortizzante idraulica (11) e l’unità ammortizzante pneumatica (12) sono integrate coassialmente in uno stesso corpo (13) e hanno un organo in comune che attiva sia l’unità ammortizzante idraulica che l’unità ammortizzante pneumatica (12) in risposta al carico cui à ̈ soggetta la sospensione, detto organo essendo lo stelo (21) del pistone (20) dell’unita ammortizzante idraulica.
7. 7. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione 6, in cui detto corpo (13) delimita internamente una prima camera (18) e una seconda camera (19) separate da una divisoria intermedia (17), in cui detta prima camera (18) contiene il fluido incomprimibile ed alloggia il pistone (20) con relativo stelo (21) dell’unità ammortizzante idraulica (11), in cui detta seconda camera (19) alloggia la testa premente (23) e la membrana elastica (24) dell’unità ammortizzante pneumatica (22), e in cui la membrana elastica (24) delimita in detta seconda camera un vano (25) contenente il fluido comprimibile costituente il cuscino pneumatico su cui agisce la testa premente (23) con azione progressiva.
8. 8. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione 7, in cui il fluido comprimibile e caricato in detto vano (25) o contenuto il un involucro o camera d’aria disposta e trattenuta tra la membrana elastica (24) e una parte del corpo del dispositivo.
9. 9. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione 7, in cui lo stelo (21) di detto pistone (20) ha una prima estremità (21’) che si estende assialmente all’esterno di detto corpo (13) e una seconda estremità (21†) rivolta verso ed emergente nella seconda camera (19), in cui la prima estremità di detto stelo (21) à ̈ collegabile a una parte e il corpo del dispositivo ad altra parte del sistema da ammortizzare, e in cui la testa premente (23) dell’unità ammortizzante pneumatica (12) à ̈ associata alla seconda estremità di detto stelo (21) rivolta verso detta seconda camera (19).
10. 10. Dispositivo di sospensione/ammortizzatore secondo la rivendicazione 8, in cui la testa premente à ̈ integrale o fissata alla seconda estremità di detto stelo.