ITMC20080137A1 - Sistema di sospensioni, in particolare per veicolo a quattro ruote. - Google Patents

Sistema di sospensioni, in particolare per veicolo a quattro ruote.

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ITMC20080137A1
ITMC20080137A1 IT000137A ITMC20080137A ITMC20080137A1 IT MC20080137 A1 ITMC20080137 A1 IT MC20080137A1 IT 000137 A IT000137 A IT 000137A IT MC20080137 A ITMC20080137 A IT MC20080137A IT MC20080137 A1 ITMC20080137 A1 IT MC20080137A1
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shock absorber
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vehicle
auxiliary shock
compression
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IT000137A
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Loris Vignocchi
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Loris Vignocchi
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Description

DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:
“SISTEMA DI SOSPENSIONI, IN PARTICOLARE PER VEICOLO A QUATTRO RUOTE”.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un sistema di sospensioni, in particolare per un veicolo a quattro ruote.
Come è noto ciascuna ruota di un veicolo è provvista di una sospensione. La sospensione comprende un elemento elastico, generalmente di tipo a molla, interposto tra il telaio e l’asse della ruota ed un ammortizzatore che smorza le oscillazioni dell’elemento elastico sia nella fase di compressione che di estensione (rimbalzo).
L’ammortizzatore comprende un gruppo cilindropistone, generalmente di tipo idraulico, in cui il pistone definisce entro il cilindro una camera di compressione ed una camera di estensione riempite di olio. Lo stelo del pistone è reso solidale al telaio, mentre il cilindro è reso solidale all’asse della ruota.
Un sistema di sospensione viene progettato e messo a punto in modo da fornire un compromesso tra le esigenze di tenuta di strada e di comfort durante la marcia. L’obiettivo principale di un sistema di sospensioni è quello di ottenere, nel complesso e durante i vari percorsi, un'ottimale stabilità del veicolo ed un elevato comfort per gli occupanti del veicolo.
Tuttavia i sistemi di sospensione secondo la tecnica nota presentano degli inconvenienti soprattutto durante l’accelerazione, la frenata e la sterza del veicolo. Infatti durante l’accelerazione vengono caricate maggiormente in compressione le sospensioni posteriori, durante la frenata vengono caricate maggiormente in compressione le sospensioni anteriori; mentre durante la sterza vengo caricate maggiormente le sospensioni di destra o di sinistra, in conformità alla direzione della sterzata. Come risultato, durante l’accelerazione, frenata e sterzata, il veicolo è soggetto rispettivamente a beccheggio e rollio.
Per risolvere almeno in parte tali inconvenienti sono note soluzioni di ammortizzatori pneumatici ad aria per livellare il telaio del veicolo o per aiutare la molla della sospensione. Come pure sono note le così dette barre di torsione, che sono delle sospensioni che collegano la ruota destra con la corrispondente ruota sinistra attraversando trasversalmente il veicolo.
L’inconveniente di tali sistemi noti di ausilio della sospensione è che essi sono permanentemente attivi, anche quando il veicolo sta marciando in condizioni normali in cui non richiede alcun ausilio della sospensione. Tutto ciò chiaramente va a discapito del comfort del veicolo.
Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un sistema di sospensioni, in particolare per veicolo a quattro ruote che sia versatile ed atto ad adattarsi in modo dinamico alle varie condizioni di marcia del veicolo.
Altro scopo della presente invenzione è di fornire un tale sistema di sospensioni, che sia in grado di minimizzare il beccheggio ed il rollio del veicolo durante accelerazione, frenata e sterzata.
Altro scopo ancora della presente invenzione è di fornire un tale sistema di sospensioni, che sia efficiente e nello stesso tempo di semplice realizzazione, istallazione e gestione.
Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione, con le caratteristiche elencate nella annessa rivendicazione indipendente 1.
Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.
Il sistema di sospensione per veicolo secondo l’invenzione, comprende almeno una sospensione che comprende un ammortizzatore principale e mezzi a molla disposti tra il telaio del veicolo e l’asse di una ruota, e almeno un ammortizzatore ausiliario disposto in parallelo all’ammortizzatore principale, tra il telaio del veicolo e l’asse di una ruota.
L’ammortizzatore ausiliario comprende un cilindro ed un pistone disposto entro il cilindro in modo da definire una camera di compressione ed una camera di espansione contenenti un fluido in pressione. Le camere di compressione ed espansione sono comunicanti tra loro, tramite almeno un condotto di comunicazione. Nel condotto di comunicazione è prevista almeno una valvola collegata elettricamente ad una centralina elettronica.
La centralina elettronica è collegata a mezzi di rilevazione atti a rilevare parametri del veicolo durante la marcia, in modo da chiudere detta almeno una valvola quando detti parametri rilevati superano un valore di soglia preimpostato.
Appaiono evidenti i vantaggi del sistema di ammortizzazione secondo l’invenzione che consente di attivare l’ammortizzatore ausiliario solo quando i mezzi di rilevazione rilevano particolari condizioni di marcia del veicolo in cui è richiesto un maggior irrigidimento della sospensione tradizionale.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme di realizzazione puramente esemplificative e quindi non limitative, illustrate nei disegni annessi, in cui:
la Fig. 1 è una vista schematica illustrante il sistema di sospensione secondo l’invenzione applicato ad un veicolo a quattro ruote;
la Fig. 2 è una vista in sezione assiale di un ammortizzatore ausiliario del sistema di sospensione secondo l’invenzione;
la Fig. 3 è uno schema a blocchi illustrante il collegamento della centralina ad alcuni organi del veicolo; e la Fig. 4 è una vista in sezione assiale, illustrante una variante dell’ammortizzatore ausiliario di Fig. 2.
Con l’ausilio delle figure viene descritto il sistema di sospensioni secondo l’invenzione.
Per ora con riferimento a Fig. 1, viene illustrato un veicolo provvisto di quattro ruote (P). Ciascuna ruota (P) è provvista della propria sospensione (S).
Ciascuna sospensione (S) comprende un mezzo a molla (M) ed un ammortizzatore (A) interposti tra l’asse della ruota e il telaio del veicolo. Per l’esattezza, l’ammortizzatore (A) può essere di tipo oleodinamico e comprende un cilindro solidale all’asse della ruota (P) ed un pistone, il cui stelo è reso solidale al telaio del veicolo. I mezzi a molla (M) possono comprendere una molla elicoidale disposta attorno all’ammortizzatore (A) con un’estremità solidale al cilindro dell’ammortizzatore e l’altra estremità solidale allo stelo del pistone dell’ammortizzatore. La mola (M) e l’ammortizzatore (A) sono di tipo tradizionale, di per sé noti, e quindi non vengono illustrati in maggiore dettaglio.
Secondo l’invenzione, in parallelo all’ammortizzatore (A) viene disposto un ammortizzatore ausiliario (1) che ha la funzione di coadiuvare l’ammortizzatore principale (A) in situazioni particolari, come sarà descritto in seguito.
Con riferimento a Fig. 2, l’ammortizzatore ausiliario (1) comprende un cilindro (2) entro il quale viene disposto un pistone o stantuffo (3) in modo da definire entro il cilindro una camera di compressione (C) ed una camera di estensione o rimbalzo (E).
Al pistone (3) è collegato uno stelo (30) che si estende nella camera di estensione (E) ed attraversa, a tenuta un coperchio (21) che chiude ermeticamente il cilindro (2). L’estremità dello stelo che fuoriesce dal cilindro (2) viene collegata al telaio del veicolo.
Il cilindro (2) presenta una flangia (20) che si estende verso l’esterno dalla parte opposta rispetto allo stelo (30). La flangia (20) viene resa solidale all’asse della ruota. La camera di compressione (C) e la camera di estensione (E) vengono riempite di gas in pressione, quale ad esempio aria o azoto, ad una pressione di circa 20 bar.
La camera di compressione (C) è messa in comunicazione con la camera di estensione (E), mediante un condotto di comunicazione (4) che si estende all’esterno del cilindro (2), sostanzialmente in parallelo al cilindro (2).
Il condotto di comunicazione (4) comprende un serbatoio cilindrico (40) con asse parallelo al cilindro (2). Alle estremità del serbatoio cilindrico (40) sono previsti due condotti di raccordo (41, 42) di diametro minore rispetto al diametro del serbatoio (4). I condotti di raccordo (41, 42) sfociano rispettivamente nella camera di compressione (C) e nella camera di estensione (E), vicino alle estremità del cilindro (2).
Nei condotti di raccordo (41, 42) sono disposte rispettivamente una valvola di compressione (Vc) ed una valvola di espansione (Ve). Le valvole (Vc, Ve) sono valvole di intercettazione, che possono essere comandate elettronicamente (elettrovalvole). Le valvole (Vc, Ve) possono essere valvole on/off che aprono/chiudono il flusso di gas nei condotti di raccordo (41, 42) oppure possono essere valvole parzializzatrici atte a regolare la quantità di flusso di gas nei condotti di raccordo (41, 42).
Quando le valvole (Vc, Ve) sono aperte, a causa della pressione assiale sul pistone (3) il gas passa dalla camera di compressione (C) alla camera di espansione (E), attraverso il condotto di comunicazione (4). Conseguentemente il pistone (3) si abbassa e l’aumento di pressione nella camera di compressione (C) sarà proporzionale al volume di fluido spostato che è uguale alla superficie del pistone per la corsa del pistone. Quindi azionando elettronicamente le valvole (Vc, Ve) si possono ottenere incrementi di carico proporzionali all’area del pistone (3).
I valori di carico, si possono variare in fase di progettazione, cambiando il diametro del pistone, per avere un’area più grande o aumentando/diminuendo la pressione di partenza del gas entro il cilindro (2).
Opzionalmente, l’ammortizzatore ausiliario (1) può comprendere un compressore (5) provvisto di un condotto (50) che comunica con la camera di estensione (E). Al momento dell’avvio del veicolo, il compressore (5) ristabilisce la pressione iniziale preimpostata. Inoltre il compressore (5) può impostare parametri di pressione diversi in conformità al tipo di utilizzo del veicolo.
Come mostrato nelle Figg. 1 e 3, le valvole (Vc, Ve) sono collegate elettricamente ad una centralina elettronica (6). La centralina elettronica (6) è collegata ad opportuni sensori atti a rilevare i parametri di alcuni organi del veicolo, quale il freno, l’acceleratore, lo spidometro, lo sterzo e il giroscopio. Tali parametri, infatti, sono indicativi della frenata, accelerazione e sterzata del veicolo.
In questo modo, i sensori del freno rilevano l’entità della frenata, i sensori dell’acceleratore rilevano l’entità dell’accelerazione, i sensori dello spidometro rilevano la velocità durante l’accelerazione, i sensori dello sterzo rilevano l’entità della sterzata ed i sensori del giroscopio rilevano la forza centrifuga durante la sterzata.
Nella centralina elettronica (6) sono impostati dei valori di soglia prestabiliti relativi ai parametri rilevati dai sensori. Tali valori di soglia sono testati sperimentalmente, per valutare quando il veicolo richiede un maggiore irrigidimento delle sospensioni tradizionali.
Le valvole (Ve, Vc) dell’ammortizzatore ausiliario sono normalmente aperte, in modo che l’ammortizzatore ausiliario (4) non interviene durante le condizioni di marcia regolari del veicolo.
Quando i sensori della centralina elettronica (6) rilevano dei parametri che superano in valori di soglia preimpostati, la centralina (6) invia un segnale di comando alla relativa valvola o valvole (Vc, Ve) per chiuderla e caricare l’ammortizzatore ausiliario (1) che funge da ausilio all’ammortizzatore principale (A) per irrigidire le molle (M).
Con riferimento a Fig. 1, se la centralina (6) rileva un superamento della soglia di accelerazione, chiude le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote anteriori e contemporaneamente chiude le valvole di estensione (Ve) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote posteriori.
In modo contrario, se la centralina (6) rileva un superamento della soglia di frenata, chiude le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote posteriori e contemporaneamente chiude le valvole di estensione (Ve) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote anteriori.
Invece, se la centralina (6) rileva un superamento della soglia di sterzata a destra, chiude le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote di destra e contemporaneamente chiude le valvole di estensione (Ve) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote di sinistra. Similmente se la centralina (6) rileva un superamento della soglia di sterzata a sinistra, chiude le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote di sinistra e contemporaneamente chiude le valvole di estensione (Ve) degli ammortizzatori ausiliari delle due ruote di destra.
Con riferimento a Fig. 1, per migliorare ulteriormente la rigidità degli ammortizzatori ausiliari (1) durante il loro funzionamento, vengono utilizzati quattro tubi di collegamento (7, 8, 9, 10) che collegano ad incrocio ed in diagonale la camere di espansione e di compressione (C, E) dei quattro ammortizzatori ausiliari (1). Per l’esattezza:
- la camera di compressione (C) dell’ammortizzatore ausiliario anteriore sinistro viene collegata mediante un tubo (7) alla camera di espansione (E) dell’ammortizzatore ausiliario posteriore destro,
- la camera di compressione (C) dell’ammortizzatore ausiliario anteriore destro viene collegata mediante un tubo (8) alla camera di espansione (E) dell’ammortizzatore ausiliario posteriore sinistro,
- la camera di espansione (E) dell’ammortizzatore ausiliario anteriore sinistro viene collegata mediante un tubo (9) alla camera di compressione (C) dell’ammortizzatore ausiliario posteriore destro, e
- la camera di espansione (E) dell’ammortizzatore ausiliario anteriore destro viene collegata mediante un tubo (10) alla camera di compressione (C) dell’ammortizzatore ausiliario posteriore sinistro.
In questo modo, quando viene effettuata una frenata, si chiudono le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari anteriori e si chiudono le valvole di espansione (Ve) degli ammortizzatori posteriori. Quindi l’aumento di pressione nelle camere di compressione (C) degli ammortizzatori ausiliari anteriori, attraverso i tubi (7, 8), fa aumentare la pressione anche nelle camere di espansione (E) degli ammortizzatori ausiliari posteriori, diminuendo il beccheggio del veicolo.
Similmente, quando viene effettuata un’accelerazione, si chiudono le valvole di espansione (Ve) degli ammortizzatori ausiliari anteriori e si chiudono le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari posteriori. Quindi l’aumento di pressione nelle camere di espansione (E) degli ammortizzatori ausiliari anteriori, attraverso i tubi (9, 10), fa aumentare la pressione anche nelle camere di compressione (C) degli ammortizzatori ausiliari posteriori, diminuendo il beccheggio del veicolo.
Invece, quando viene effettuata una sterzata a destra, si chiudono le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari di destra e si chiudono le valvole di espansione (Ve) degli ammortizzatori ausiliari di sinistra. Quindi l’aumento di pressione nelle camere di compressione (C) degli ammortizzatori ausiliari di destra, attraverso i tubi (8, 9), fa aumentare la pressione anche nelle camere di espansione (E) degli ammortizzatori ausiliari di sinistra, diminuendo il rollio del veicolo.
Similmente, quando viene effettuata una sterzata a sinistra, si chiudono le valvole di compressione (Vc) degli ammortizzatori ausiliari di sinistra e si chiudono le valvole di espansione (Ve) degli ammortizzatori ausiliari di destra. Quindi l’aumento di pressione nelle camere di compressione (C) degli ammortizzatori ausiliari di sinistra, attraverso i tubi (7, 10), fa aumentare la pressione anche nelle camere di espansione (E) degli ammortizzatori ausiliari di destra, diminuendo il rollio del veicolo.
In Fig. 4 viene illustrata una variante dell’ammortizzatore ausiliario (1) in cui elementi uguali o corrispondenti a quelli già descritti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e si omette la loro descrizione dettagliata.
In questa variante l’ammortizzatore ausiliario (1) comprende un secondo stelo (130) che si estende nella camera di compressione (C). Il diametro del secondo stelo (130) è uguale al diametro del primo stelo (30) in modo. In questo modo la variazione di pressione nella camera di compressione (C) è uguale alla variazione di pressione nella camera di espansione (E), non essendo influenzate dal volume dello stelo che è uguale nelle due camere.
Chiaramente in questo caso il cilindro (2) comprende un coperchio inferiore (121) entro il quale scorre a tenuta il secondo stelo (130). Inoltre la flangia (120) di fissaggio del cilindro all’asse della ruota si estende radialmente verso l’esterno dal cilindro (2).
Anche se nelle figure è stato illustrato un condotto di comunicazione (4) all’esterno del cilindro (2), tale condotto di comunicazione (4) potrebbe essere eliminato. In conformità si possono ricavate due condotti nel pistone (3) che mettono in comunicazione la camera di compressione (C) con la camera di espansione (E). Quindi le due valvole di compressione ed espansione (Vc, Ve) possono essere disposte in tali condotti del pistone (3), come valvole unidirezionali. In questo caso, la valvola di compressione (Vc) consente il flusso di gas solo dalla camera di compressione (C) alla camera di espansione (E); invece la valvola di espansione (E) consente il flusso solo dalla camera di espansione (E) alla camera di compressione (C).
Per fare un modello più economico di ammortizzatore ausiliario, si può prevedere nel pistone (3) solo un canale che mette in comunicazione la camera di compressione (C) con la camera di espansione (E) e quindi una sola valvola bidirezionale, disposta in tale canale, che quando viene chiusa aumenta il carico sia nella camera di compressione (C) che nella camera di espansione.
Alle presenti forme di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di sospensione per veicolo comprendente almeno una sospensione (S) che comprende un ammortizzatore principale (A) e mezzi a molla (M) disposti tra il telaio del veicolo e l’asse di una ruota (P), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un ammortizzatore ausiliario (1) disposto in parallelo all’ammortizzatore principale (A), tra il telaio del veicolo e l’asse di una ruota (P), detto ammortizzatore ausiliario (1) comprendendo un cilindro (2) ed un pistone (3) disposto entro il cilindro in modo da definire una camera di compressione (C) ed una camera di espansione (E) contenenti un fluido in pressione, dette camere di compressione (C) ed espansione (E) essendo comunicanti tra loro, tramite almeno un condotto di comunicazione (4), essendo prevista almeno una valvola (Vc, Ve) in detto condotto di comunicazione (4) collegata elettricamente ad una centralina elettronica (6), detta centralina elettronica (6) essendo collegata a mezzi di rilevazione atti a rilevare parametri del veicolo durante la marcia, in modo da chiudere detta almeno una valvola (Ve, Vc) quando detti parametri rilevati superano un valore di soglia preimpostato.
  2. 2) Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione sono collegati ad almeno uno dei seguenti organi del veicolo: freno, acceleratore, spidometro, sterzo, giroscopio, per rilevare parametri indicativi della frenata, accelerazione e sterzata del veicolo.
  3. 3) Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto almeno un condotto di comunicazione (4) dell’ammortizzatore ausiliario (1) è disposto all’esterno di detto cilindro (2).
  4. 4) Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto condotto di comunicazione (4) comprende un serbatoio (40) e due condotti di raccordo (41, 42) di minore diametro rispetto al serbatoio che comunicano rispettivamente con la camera di compressione (C) e con la camera di espansione (E).
  5. 5) Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto ammortizzatore ausiliario (1) comprende una valvola di compressione (Vc) ed una valvola di espansione (Ve) disposte nei rispettivi condotti di raccordo (41, 42).
  6. 6) Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto almeno un condotto di comunicazione (4) dell’ammortizzatore ausiliario (1) è ricavato in detto pistone (3).
  7. 7) Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto ammortizzatore ausiliario comprende una sola valvola disposta in un condotto di comunicazione realizzato in detto pistone (3).
  8. 8) Sistema di sospensione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un compressore (5) comunicante con detta camera di espansione (E) dell’ammortizzatore ausiliario.
  9. 9) Sistema di sospensione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo stelo (30) del pistone (3) che attraversa detta camera di espansione (E) ed un secondo stelo (130) del pistone, avente lo stesso diametro del primo stelo, ed attraversante detta camera di compressione (C).
  10. 10) Sistema di sospensione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere quattro sospensioni (S), una per ciascuna ruota (P) del veicolo, provviste del rispettivo ammortizzatore ausiliario (1).
  11. 11) Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la camera di compressione (C) di un ammortizzatore ausiliario (1) di una prima ruota è collegata idraulicamente alla camera di espansione (E) di un ammortizzatore ausiliario (1) di una seconda ruota che è disposta in diagonale rispetto alla prima ruota.
  12. 12) Metodo di controllo della sospensione di un veicolo comprendente un sistema di sospensione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il metodo comprendente i seguenti passi: - rilevazione di parametri del veicolo durante la marcia, - confronto di detti parametri con valori di soglia preimpostati, - chiusura di detta almeno una valvola (Vc, Ve) di almeno un ammortizzatore ausiliario (1), quando detti parametri rilevati superano i valori di soglia preimpostati.
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