ITMI20071678A1 - Gruppo di sterzatura delle ruote di un assale di un veicolo - Google Patents

Gruppo di sterzatura delle ruote di un assale di un veicolo Download PDF

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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale
La presente invenzione si riferisce ad un gruppo di sterzatura delle ruote di un veicolo.
Con il termine “veicolo” si intendono le comuni auto ma anche i carrelli elevatori, i veicoli movimento terra, i carrelli telescopici, i veicoli militari, ovvero tutti i veicoli i quali, durante il loro normale utilizzo, effettuano manovre in cui le relative ruote assumono una configurazione di sterzatura rispetto a quella di avanzamento in rettilineo.
I gruppi di sterzatura per veicoli oggi noti, i quali sono generalmente comandati per via meccanica da un accoppiamento a cremagliera azionabile tramite il movimento del volante oppure per via idraulica tramite sistema di asservimento idraulico controllato dalla rotazione del volante, sono generalmente molto diffusi ed hanno la funzione di imprimere una sterzatura desiderata alla/e ruota/e alla/e quali sono connessi.
In particolare tali gruppi di sterzatura noti agiscono su una ruota/e la/e quali sono vincolate al veicolo tramite estensioni strutturali.
Per procedere, quando desiderato, a sterzare la ruota si prevede al giorno d’oggi la presenza di un elemento ad asta rigida, collegata ad un’estremità ad uno stelo di sterzata tramite un accoppiamento sferico e all’altra estremità al gruppo porta ruota tramite un perno.
In tali gruppi noti per procedere alla sterzatura un utente impone, come detto generalmente tramite il volante, un movimento traslatorio al suddetto stelo del cilindro principale il quale a sua volta trascina in movimento l’altro elemento ad asta rigida posto in serie con il precedente stelo.
Poiché tale elemento ad asta rigida è però di pezzo incernierato al supporto porta ruota, quest’ultimo viene posto conseguentemente in movimento e, in particolare, in rotazione attorno al perno tramite il quale è connesso girevolmente alle estensioni strutturali.
L’unica sterzatura consentita dall’accoppiamento appena descritta ricade nelle tipologie contemplate dalla geometria di tipo “Akermann” nella quale le ruote di un comune assale possono orientarsi verso il medesimo lato e corrisponde alle sterzature comunemente effettuate nelle normali manovre di curva.
Svantaggiosamente tuttavia tali gruppi noti presentano alcuni inconvenienti.
Tali inconvenienti sono legati alla cinematica relativa alla sterzatura sopra descritta.
In particolare essi riguardano la limitata escursione angolare consentita al supporto porta ruota la quale risulta vincolata e limitata esclusivamente al movimento traslatorio del suddetto stelo del cilindro principale.
In altre parole, svantaggiosamente, l’escursione angolare del gruppo porta ruota attorno al perno di collegamento con le estensioni strutturali risulta limitato ad un ristretto intervallo angolare non incrementabile ad di là di quanto consentito e realizzato dal movimento traslatorio dello stelo comandato dal volante.
Svantaggiosamente il meccanismo di sterzo utilizzato al giorno d’oggi non consente di oltrepassare i limiti del raggio di sterzata imposti dalla geometria della sterzata di Akermann che impedisce la rotazione dell’intero veicolo rispetto al centro dell’assale rigido anteriore, così come rispetto al centro del veicolo nel caso di veicoli a quattro ruote sterzanti.
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo in grado di risolvere gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.
Altro scopo è quello di realizzare un gruppo di sterzatura delle ruote dell’assale di un veicolo che consenta di realizzare angoli di sterzatura superiori a quelli raggiungibili tramite i gruppi di sterzatura noti.
Altro scopo è quello di realizzare un gruppo di sterzatura delle ruote dell’assale di un veicolo che consenta di realizzare ampi angoli di sterzatura senza richiedere sforzi all’utente agente sul volante.
Altro scopo è quello di realizzare un gruppo di sterzatura delle ruote dell’assale di un veicolo che consenta di sterzare il veicolo anche in condizioni di rotazione attorno ad un punto interno al veicolo stesso quali ad esempio il centro dell’assale anteriore rigido oppure rispetto al centro del veicolo nel caso di veicolo a quattro ruote sterzanti.
Questi scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un gruppo di sterzatura delle ruote di un veicolo come esposto nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono evidenziate dalle rivendicazioni successive.
Le caratteristiche ed i vantaggi di un gruppo di sterzatura delle ruote di un veicolo secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
la figura 1 è una vista dall’alto di un gruppo di sterzatura delle ruote dell’assale di un veicolo secondo la presente invenzione in una possibile configurazione di avanzamento rettilineo del veicolo; la figura 2 è una vista dall’alto del gruppo di sterzatura di figura 1 in un’altra possibile configurazione d’utilizzo secondo una sterzatura classica in accordo con geometria della sterzata di Akermann;
la figura 3 è una vista dall’alto del gruppo di sterzatura di figura 1 in un’altra possibile configurazione d’utilizzo secondo una sterzatura in cui la rotazione del veicolo avviene attorno al centro dell’assale anteriore rigido del veicolo; la figura 4 è una vista dall’alto schematica di un veicolo dotato di un gruppo di sterzatura delle ruote dell’assale secondo la presente invenzione in cui tale gruppo di sterzatura è nella configurazione di figura 2;
la figura 5 è una vista dall’alto schematica di un veicolo dotato di un gruppo di sterzatura delle ruote dell’assale secondo la presente invenzione in cui tale gruppo di sterzatura è nella configurazione di figura 3; e
la figura 6 è una vista dall’alto schematica di un veicolo dotato di due gruppi di sterzatura delle ruote dei due assali secondo la presente invenzione in cui entrambi i gruppi di sterzatura sono nella configurazione di figura 3.
Con riferimento alle figure, viene mostrato con 10 un gruppo di sterzatura delle ruote di un assale di un veicolo 30 secondo la presente invenzione.
Tale gruppo di sterzatura 10 delle ruote dell’assale di un veicolo 30 comprende due estensioni strutturali 11, 11’ le quali sono rispettivamente connesse ad una estremità ad un relativo gruppo porta ruota 13, 13’ e ad un’altra estremità ad una porzione centrale 12 dell’assale solidale al veicolo 30 oppure oscillante rispetto allo stesso.
Per consentire la sterzatura del veicolo 30 ogni gruppo porta ruota 13, 13’ è connesso girevolmente alla relativa estensione strutturale 11, 11’ tramite un relativo primo perno 14, 14’, sostanzialmente verticale.
In particolare secondo l’invenzione il gruppo di sterzatura 10 comprende mezzi di sterzatura 100, 100’ indipendenti di ogni gruppo porta ruota 13, 13’ i quali sono provvisti, per ogni gruppo porta ruota 13, 13’, di un assieme telescopico 15, 17, 15’, 17’ a lunghezza variabile il quale agisce sul gruppo porta ruota 13, 13’ stesso modificandone l’orientamento rispetto alla relativa estensione strutturale 11, 11’.
Secondo una realizzazione preferenziale ognuno dei due assiemi telescopici 15, 17, 15’, 17’ comprende un primo elemento a manicotto 15, 15’ ed un primo elemento ad asta 17, 17’ scorrevole all’interno del precedente primo elemento a manicotto 15, 15’.
In particolare tale accoppiamento realizza un accoppiamento stelo (primo elemento ad asta 17, 17’)-cilindro (primo elemento a manicotto 15, 15’) in cui il movimento del primo elemento ad asta 17, 17’ può essere comandato idraulicamente, ad esempio tramite olio in pressione introdotto precedentemente nei primi elementi a manicotto 15, 15’.
Secondo l’invenzione ogni assieme telescopico 15, 17, 15’, 17’ è frapposto fra il relativo gruppo porta ruota 13, 13’ e la porzione centrale 12 dell’assale ed è atto a imprimere, tramite lo scorrimento del primo elemento ad asta 17, 17’ rispetto al primo elemento a manicotto 15, 15’, una posizione angolare desiderata al relativo gruppo porta ruota 13, 13’ rispetto all’estensione strutturale 11, 11’ al quale è connesso.
Secondo l’esempio realizzativo mostrato nelle figure i mezzi di sterzatura 100, 100’ per ogni gruppo porta ruota 13, 13’ comprendono, oltre ai suddetti primi elementi ad asta 17, 17’ e ai primi elementi a manicotto 15, 15’, uno stelo principale di sterzo 20 mobile in un manicotto principale di sterzo 21 e due elementi a snodo 18, 18’ posti alle estremità dello stelo principale di sterzo 20.
In particolare il manicotto principale di sterzo 21 prevede due estremità poste simmetricamente lateralmente alla porzione centrale 12 dalle quali fuoriesce almeno parzialmente lo stelo principale di sterzo 20 libero di traslare rispetto ad esso.
Secondo l’invenzione il movimento dello stelo principale di sterzo 20 e dei primi elementi ad asta 17, 17’ rispetto ai primi elementi a manicotto 15, 15’ sono indipendenti e differentemente comandabili. Ad esempio il movimento dello stelo principale di sterzo 20 può essere comandato, come noto tramite volante, mentre il movimento dei primi elementi ad asta 17, 17’ rispetto ai primi elementi a manicotto 15, 15’ può essere attivato idraulicamente mediante comandi dedicati anche non connessi direttamente alla rotazione del volante.
Come visibile negli esempi mostrati nelle figure 1-3 i primi elementi a manicotto 15, 15’ sono rispettivamente connessi ad un’estremità al relativo gruppo porta ruota 13, 13’, in modo girevole tramite un secondo perno 16, 16’ parallelo al primo perno 14, 14’, mentre i relativi primi elementi ad asta 17, 17’ sono rispettivamente dotati di un’estremità scorrevole all’interno dei suddetti primi elementi a manicotto 15, 15’ e di un'altra estremità connessa sfericamente a relativi elementi a snodo 18, 18’.
In particolare tali elementi a snodo 18, 18’ sono montati alle estremità opposte dello stelo principale di sterzo 20 e realizzano il limite di traslazione assiale dello stesso rispetto al manicotto principale di sterzo 21 connesso alla porzione centrale 12 dell’assale.
Secondo una realizzazione preferenziale la porzione centrale 12 dell’assale è solidale al veicolo 30 sostanzialmente lungo la mezzeria longitudinale del veicolo 30 e le estensioni strutturali 11, 11’ si sviluppano sostanzialmente da tale porzione centrale 12 dell’assale ortogonalmente al veicolo 30 verso le due estremità rispetto alle quali ruotano i gruppi porta ruota 13, 13’.
Lo stelo principale di sterzo 20 è mobile rispetto al relativo cilindro principale di sterzo 21, generalmente rigidamente vincolato alla porzione centrale 12 dell’assale, sostanzialmente parallelamente alle estensioni strutturali dell’assale 11, 11’ e, in modo noto, tale movimento è come detto attuato secondo meccanismi conosciuti quali un meccanismo a cremagliera oppure tramite attuazione idraulica.
Il movimento dello stelo principale di sterzo 20 consente, qualora non vi sia movimento relativo fra i primi elementi ad asta 17, 17’ e i rispettivi primi manicotti 15, 15’, di sterzare i gruppi porta ruota 13, 13’ a seconda delle esigenze rispettando i vincoli geometrici imposti al meccanismo dalla geometria di Akermann.
In particolare quindi con l’oggetto della presente invenzione vengono consentite le comuni manovre di curvatura realizzabili con i dispositivi di sterzatura oggi noti.
Un esempio di tale sterzata è rappresentato nelle figure 2 e 4 in cui, per motivi geometrici, il centro di rotazione istantaneo del veicolo 30 risulta essere al di fuori del veicolo 30 stesso.
Qualora invece lo stelo principale di sterzo 20 sia tenuto in posizione bloccata e centrata rispetto alla mezzeria del veicolo 30 e vi sia un movimento telescopico dei due primi elementi ad asta 17, 17’ rispetto ai relativi manicotti 15, 15’ tanto sul lato destro quanto su quello sinistro dell’assale, si raggiungono nuove posizioni angolari dei gruppi porta ruota 13, 13’ atte a realizzare vincoli geometrici tali da imporre al veicolo 30 una rotazione attorno ad un punto corrispondente al centro dell’assale anteriore rigido del veicolo 30 stesso.
In particolare il centro di istantanea rotazione può trovarsi preferibilmente sulla mezzeria dell’altro assale rispetto a quello che monta l’oggetto della presente invenzione, generalmente quello anteriore rigido, oppure, qualora il veicolo 30 preveda due assali sterzanti equipaggiati di due gruppi di sterzatura 10, il veicolo 30 può realizzare rotazioni attorno al proprio centro.
Tali posizioni angolari raggiunte dei gruppi porta ruota 13, 13’ grazie al movimento dei due primi elementi ad asta 17, 17’ rispetto ai relativi manicotti 15, 15’ sono rappresentate in figura 3, mentre nelle figure 5 e 6 sono mostrati due veicoli 30 rispettivamente in rotazione attorno alla mezzeria dell’altro assale, e attorno al proprio centro a seconda che siano dotati di uno o due gruppi di sterzatura 10.
Analizzando le figure infatti vengono rispettivamente mostrate tre possibili configurazioni differenti di sterzatura dei gruppi porta ruota 13, 13’ rispetto alle posizioni relative, indipendenti, dei primi elementi ad asta 17, 17’ e dello stelo principale di sterzo 20.
In figura 1 è mostrato un gruppo di sterzatura 10 delle ruote di un veicolo 30 oggetto della presente invenzione con angolo di sterzatura nullo in cui lo stelo 20 sporge dal cilindro principale di sterzatura 21 in modo simmetrico e i primi elementi ad asta 17, 17’ sono in una posizione tale, sostanzialmente interamente contenuti, rispetto ai relativi primi manicotti 15, 15’ tale da imprimere un angolo di sterzatura nullo ai due gruppi porta ruota 13, 13’.
In figura 2 è mostrato un gruppo di sterzatura 10 delle ruote di un veicolo 30 oggetto della presente invenzione in cui lo stelo principale di sterzo 20 ha subito una traslazione assiale totale verso lato sinistro della mezzeria del veicolo 30 e mentre i due accoppiamenti primi elementi ad asta 17, 17’-primi manicotti 15, 15’ sono in posizione inalterata rispetto alla figura precedente.
In particolare quindi tale configurazione mostrata in figura 2 è ottenibile a partire da quella mostrata in figura 1 unicamente grazie alla traslazione dello stelo principale di sterzo 20 e realizza una sterzatura di tipo Akermann mostrata in figura 4.
In figura 3 è mostrato un gruppo di sterzatura 10 di una ruota di un veicolo 30 oggetto della presente invenzione in cui lo stelo 20 è mantenuto in posizione bloccata e centrata rispetto alla mezzeria del veicolo 30, la medesima posizione di figura 1, mentre i primi elementi ad asta 17, 17’ sono portati, ad esempio a fine corsa, in escursione rispetto al relativo primo manicotto 15, 15’.
In particolare quindi tale configurazione mostrata in figura 3 è ottenibile a partire da quella mostrata in figura 1 unicamente grazie al movimento dei primi elementi ad asta 17, 17’ rispetto ai relativi primi elementi a manicotto 15, 15’ e consente al veicolo 30 di realizzare una rotazione attorno alla mezzeria dell’altro assale come mostrato in figura 5, oppure di realizzare una rotazione attorno al centro del veicolo 30 qualora il veicolo 30 preveda entrambi i due assali sterzanti equipaggiati con il gruppo di sterzatura 10 oggetto della presente invenzione.
Tale ultima possibilità è schematicamente mostrata in figura 6.
Come visibile in figura 3 i movimenti dei primi elementi ad asta 17, 17’ rispetto al relativo primo manicotto 15, 15’, comandato selettivamente preferibilmente in modo idraulico, consentono di realizzare una extra escursione angolare dei gruppi porta ruota anche con stelo 20 in posizione bloccata e centrata.
Vantaggiosamente grazie al gruppo di sterzatura 100 delle ruote di un veicolo 30 secondo la presente invenzione è possibile conferire tale posizione angolare di massima apertura quasi trasversale visibile in figura 5, 6 e 3 ai gruppi porta ruota 13, 13’ rispetto alle relative estensioni strutturali 11, 11’.
Tale aspetto risulta inoltre vantaggioso poiché tale escursione, essendo indipendente dal movimento dello stelo principale di sterzo 20 e quindi indipendente dalla rotazione del volante su cui agisce l’utente, permette in modo idraulico di raggiungere tali configurazioni di extra escursione senza richiedere eccessivi sforzi all’utente e senza gravare sull’utilizzo del cilindro principale di sterzatura 21.
Risulta del tutto agevole comprendere quale sia il funzionamento del dispositivo oggetto del trovato. Il gruppo di sterzatura 10 delle ruote di un assale di un veicolo 30 secondo la presente invenzione è provvisto di mezzi di sterzatura 100, 100’ i quali comprendono per ogni gruppo porta ruota 13, 13’ un assieme telescopico 15, 17, 15’, 17’ ognuno provvisto di un primo elemento ad asta 17, 17’ scorrevole all’interno di un relativo primo elemento a manicotto 15, 15’.
In particolare tale almeno un assieme telescopico 15, 17, 15’, 17’ è frapposto tra il relativo gruppo porta ruota 13, 13’ e una porzione centrale 12 dell’assale solidale oppure oscillante rispetto al veicolo 30, in serie con uno stelo principale di sterzo 20 comandato dall’utente tramite il volante oppure idraulicamente. Grazie alla presente invenzione la sterzatura dei gruppi porta ruota 13, 13’ risulta possibile anche indipendentemente dall’escursione dello stelo principale di sterzo 20 nel realizzare delle geometrie di sterzatura che consentano al veicolo 30 di ruotare attorno al centro dell’altro assale oppure attorno al centro del veicolo 30 stesso.
Si è così visto che un gruppo di sterzatura delle ruote di un veicolo secondo la presente invenzione realizza gli scopi in precedenza evidenziati.
Il gruppo di sterzatura delle ruote di un veicolo della presente invenzione così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le loro dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di sterzatura (10) delle ruote di un assale di un veicolo (30) comprendente due estensioni strutturali (11, 11’) connesse rispettivamente ad una estremità ad un gruppo porta ruota (13, 13’) e ad un’altra estremità ad una porzione centrale (12) dell’assale connessa a detto veicolo (30), detti gruppi porta ruota (13, 13’) essendo rispettivamente connessi girevolmente a dette due estensioni strutturali (11, 11’) attorno ad un relativo primo perno (14, 14’) e detto gruppo di sterzatura (10) comprendendo inoltre mezzi di sterzatura (100, 100’) di detti gruppi porta ruota (13, 13’), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sterzatura (100, 100’) comprendono due assiemi telescopici (15, 17, 15’, 17’) provvisti ognuno di un primo elemento a manicotto (15, 15’) e di un primo elemento ad asta (17, 17’) scorrevole all’interno di detto primo elemento a manicotto (15, 15’), detti assiemi telescopici (15, 17, 15’, 17’) essendo frapposti fra detti gruppi porta ruota (13, 13’) e detta porzione centrale (12) dell’assale ed essendo atti a modificare in modo indipendente la posizione angolare di detti gruppi porta ruota (13, 13’) rispetto a dette due estensioni strutturali (11, 11’).
  2. 2. Gruppo di sterzatura (10) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sterzatura (100, 100’) inoltre comprendono uno stelo di sterzatura principale (20) mobile in un manicotto di sterzatura principale (21) rigidamente vincolato alla porzione centrale (12) dell’assale, detti primi elementi a manicotto (15, 15’) essendo rispettivamente connessi a detti gruppi porta ruota (13, 13’) girevolmente tramite un secondo perno (16, 16’), detti primi elementi ad asta (17, 17’) essendo rispettivamente dotati di un’estremità scorrevole all’interno di detti primi elementi a manicotto (15, 15’) e di un'altra estremità connessa sfericamente ad un elemento a snodo (18, 18’), detto stelo di sterzatura principale (20) essendo dotato di due estremità che si estendono da lati opposti di detta porzione centrale (12) parzialmente al di fuori di detto manicotto di sterzatura principale (21) connesse a detti elementi a snodo (18, 18’) in posizione di interfaccia con detti primi elementi ad asta (17, 17’)
  3. 3. Gruppo di sterzatura (10) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta porzione centrale (12) dell’assale è solidale a detto veicolo (30) sostanzialmente lungo la mezzeria longitudinale di detto veicolo (30).
  4. 4. Gruppo di sterzatura (10) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che dette due estensioni strutturali (11, 11’) si sviluppano sostanzialmente ortogonalmente a detto veicolo (30) da detta porzione centrale (12) dell’assale verso l’esterno di detto veicolo (30).
  5. 5. Gruppo di sterzatura (10) secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detto stelo di sterzatura principale (20) è mobile sostanzialmente parallelamente a dette estensioni strutturali (11, 11’).
  6. 6. Gruppo di sterzatura (10) secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detti secondi perni (16, 16’) sono paralleli a detti primi perni (14, 14’).
  7. 7. Gruppo di sterzatura (10) secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il movimento di detto stelo di sterzatura principale (20) è comandato a cremagliera oppure idraulicamente e il movimento di detti primi elementi ad asta (17, 17’) rispetto a detti primi elementi a manicotto (15, 15’) è comandato idraulicamente.
  8. 8. Gruppo di sterzatura (10) secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che il movimento di detto stelo di sterzatura principale (20) e il movimento di detti primi elementi ad asta (17, 17’) rispetto a detti primi elementi a manicotto (17, 17’) sono tra loro indipendenti.
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