ITMI20091951A1 - Veicolo terrestre provvisto di almeno un'appendice aerodinamica - Google Patents

Description

Descrizione

“Veicolo terrestre provvisto di almeno un’appendice aerodinamicaâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un veicolo terrestre secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Nel campo dei veicoli terrestri, in particolare gli autoveicoli come automobili o simili, à ̈ noto applicare al veicolo delle appendici aerodinamiche (ad esempio degli alettoni) che permettono di applicare al veicolo delle forze dirette verso il suolo e migliorare la tenuta di strada, la stabilità e la guidabilità.

Il flusso d’aria che investe l’appendice aerodinamica, infatti, genera una forza aerodinamica, in particolare una deportanza (intendendo con questo termine la componente verticale della forza aerodinamica, rappresentabile da un vettore diretto verso il suolo) che si trasmette allo pneumatico spingendolo verso il suolo e minimizzando pertanto il rapporto fra deviazione standard della forza di contatto pneumatico/suolo e valore medio della stessa; tale rapporto à ̈ comunemente correlato alla tenuta di strada, minore tale rapporto, maggiore la tenuta di strada.

Generalmente, le appendici aerodinamiche sono fissate alla massa sospesa del veicolo, ossia a quella parte del veicolo che viene tenuta sospesa dall’elemento elastico della sospensione (normalmente una molla).

Fissare le appendici aerodinamiche alla massa sospesa, tuttavia, comporta alcuni inconvenienti.

La forza generata dall’appendice aerodinamica viene trasmessa alla massa sospesa (in particolare al telaio) e quindi all’elemento elastico della sospensione che si comprime di conseguenza.

Con questa soluzione, l’assetto complessivo del veicolo (angolo di beccheggio, distanza dal suolo del baricentro della massa sospesa, angoli caratteristici delle ruote, etc) risente delle variazioni di forza aerodinamica dovute al variare della velocità del veicolo.

Inoltre, siccome la caratteristica aerodinamica del veicolo dipende dalla distanza dal suolo del baricentro della massa sospesa e dal beccheggio di detta massa, la variazione di assetto del veicolo à ̈ fonte di una ridistribuzione delle forze aerodinamiche verticali fra la sala anteriore e la sala posteriore. Tale ridistribuzione può causare uno sbilanciamento di dette forze verticali sulle due sale, minando l’originale condizione di stabilità e guidabilità. Un’eccessiva forza aerodinamica diretta verso il suolo applicata alla massa non sospesa potrebbe inoltre non consentire la regolare marcia del veicolo se il fondo della vettura si avvicinasse eccessivamente al terreno.

La variazione d’assetto con la velocità, costringe quindi, in fase di progetto, ad affrontare scelte di compromesso (relativamente alla costante elastica delle molle ed alla conformazione dell’appendice aerodinamica), che non coincidono con quelle ottimali alle diverse velocità. Generalmente, per contrastare l’abbassamento della massa sospesa, si interviene irrigidendo gli elementi elastici delle sospensioni, ma ciò comporta due problemi: 1) una drastica diminuzione del comfort della vettura e 2) una peggiore tenuta di strada che si concretizza in una più difficile conduzione del veicolo da parte del guidatore. Tali problemi si verificano specialmente quando il fondo stradale à ̈ sconnesso ovvero la velocità à ̈ elevata (ovvero in entrambi i casi ora menzionati).

Al fine di ottenere buon comfort e buona tenuta di strada, specialmente su fondi stradali irregolari, à ̈ noto dalla letteratura controllare i moti di un veicolo mediante il cosiddetto †̃sky-hook damper’ ovvero uno smorzatore connesso ad un riferimento inerziale (†̃sky’). Soluzioni pratiche che puntano ad implementare lo sky-hook damper si basano su un controllo attivo delle sospensioni del veicolo.

Per evitare i problemi di assetto derivanti dalla trasmissione della forza aerodinamica alle masse sospese, à ̈ anche nota l’idea di realizzare delle appendici aerodinamiche fissate direttamente alla massa non sospesa del veicolo, ossia a quegli elementi del veicolo che sono posti a valle dell’elemento elastico della sospensione verso la ruota, cioà ̈ sostanzialmente i freni con le pinze, gli pneumatici, il cerchione, il mozzo ruota ed il portamozzo, ovvero la parte non soggetta a rotazione che trattiene in sede il mozzo (parte centrale girevole del cerchione della ruota) ed eventualmente i bracci della sospensione che collegano l'elemento elastico al portamozzo.

Una soluzione di questo tipo à ̈ mostrata ad esempio nel brevetto americano US 3,455,594 di J.H. Hall et al., in cui viene descritta un’autovettura provvista di un’appendice aerodinamica in forma di un alettone collegato rigidamente al portamozzo della ruota, così da scaricare la componente verticale della forza aerodinamica su quest’ultimo.

Al contrario delle soluzioni in cui l’appendice aerodinamica à ̈ fissata solamente alle masse sospese, che pertanto la ricevono tutta, nella soluzione nota da US 3,455,594 vengono presi appositi accorgimenti affinché la componente verticale della forza aerodinamica venga trasferita allo pneumatico senza interessare il telaio o le sospensioni.

Questa soluzione, non permette pertanto di utilizzare gli effetti della forza aerodinamica per controllare l’altezza del telaio da terra.

Questa soluzione presenta poi l’ulteriore inconveniente che l’alettone à ̈ fissato direttamente e rigidamente al portamozzo della ruota, e pertanto ogni spostamento verticale della ruota (ad esempio a causa di una sconnessione del fondo stradale) si trasmette identicamente all’alettone.

Un secondo inconveniente à ̈ dato dal fatto che la struttura rigida di supporto dell’alettone impone che quest’ultimo sia posto sostanzialmente in asse con il portamozzo della ruota, onde evitare la generazione di momenti elevati che porterebbero ad indesiderate rotture o alla necessità di irrobustire ulteriormente il portamozzo, aumentandone il peso.

Il collegamento rigido dell’alettone al portamozzo, inoltre, implica che qualunque variazione di campanatura o di convergenza della ruota, si trasmette identicamente anche all’alettone, con la conseguenza di farne variare l'angolo di incidenza e di modificarne pertanto l’efficacia.

La struttura dei portamozzi inoltre à ̈ normalmente troppo piccola per garantire un supporto affidabile e sufficientemente resistente alle sollecitazioni cui sono sottoposte tali parti ed à ̈ collocata in una posizione molto difficile da raggiungere (interna al cerchione della ruota) costringendo pertanto ad un assemblaggio particolarmente difficoltoso.

In ultimo tale soluzione à ̈ adatta solo al montaggio di un alettone la cui forza aerodinamica à ̈ trasferita alle ruote non sterzanti, tipicamente le posteriori, in quanto il montaggio in corrispondenza delle ruote anteriori presenta il problema che i portamozzi ruotano attorno ad un asse di sterzatura e pertanto il collegamento rigido e diretto con l'alettone non à ̈ attuabile.

Tutti questi inconvenienti hanno fatto si che tale soluzione, seppure datata, non abbia preso piede sul mercato, e attualmente la soluzione maggiormente utilizzata resta quella di fissare le appendici aerodinamiche solamente alle masse sospese, con tutti gli inconvenienti sopra elencati.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare gli inconvenienti dell’arte nota.

In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione quello di presentare un veicolo che permetta di sfruttare in maniera più efficiente gli effetti aerodinamici generati da un’appendice aerodinamica.

E’ poi scopo della presente invenzione, quello di presentare un veicolo in cui il trasferimento della forza aerodinamica allo pneumatico viene ottenuto con un sistema economico e di facile montaggio.

E’ ulteriore scopo della presente invenzione quello di presentare un veicolo in cui il trasferimento della forza aerodinamica allo pneumatico viene ottenuto con un sistema regolabile.

E’ ulteriore scopo delle presente invenzione consentire ad un sistema controllato di applicare forze aerodinamiche variabili per controllare in tempo reale la forza verticale scambiata dal pneumatico col suolo, in modo da poter compensare i trasferimenti di carico del veicolo durante la marcia e migliorare così la tenuta di strada del veicolo.

E’ ulteriore scopo della presente invenzione un sistema che permetta di variare le forze aerodinamiche applicate alle masse sospese, in modo da poter gestire l’assetto del veicolo durante la marcia o realizzare un controllo tipo †̃sky-hook’.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un veicolo incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate, le quali formano parte integrante della presente descrizione.

L’idea alla base della presente invenzione à ̈ quella di collegare l’appendice aerodinamica alla massa non sospesa e a quella sospesa attraverso un sistema articolato che comprende una leva infulcrata sulla massa sospesa ed accoppiata al portamozzo; il sistema articolato comprende inoltre un organo di trasmissione interposto tra l’appendice aerodinamica e la leva in modo tale da applicare la componente verticale di una forza aerodinamica in un punto di detta leva.

La forza generata dall’appendice aerodinamica (ovvero la componente perpendicolare della forza generata su quest’ultima per effetto del suo movimento, tipicamente una deportanza) viene in sostanza trasmessa ad un sistema articolato il quale la ripartisce sulle masse non sospese e sulle masse sospese, in percentuali che possono essere scelte a piacere e definibili scegliendo il punto in cui l’organo di trasmissione suddetto applica la componente verticale della forza aerodinamica sulla leva che collega masse sospese e masse non sospese. Una leva di questo tipo fuoriesce dalla ruota ed à ̈ quindi più facilmente raggiungibile in fase di montaggio o di manutenzione quando si debba collegare l’organo di trasmissione alla leva.

Inoltre, l’uso di un sistema articolato di questo tipo permette di decidere, in fase di progettazione o di regolazione dell’assetto del veicolo, quale percentuale della forza aerodinamica trasmettere alle masse sospese del veicolo.

Ciò può ad esempio essere ottenuto variando il punto di applicazione della forza generata dall’appendice aerodinamica sulla leva, e/o utilizzando un sistema di leveraggi che trasmetta alla leva una forza proporzionale, ma diversa, da quella generata dall’appendice aerodinamica.

Questo garantisce una notevole flessibilità di utilizzo, infatti le masse sospese vengono interessate in percentuale variabile dalla forza aerodinamica, in funzione di scelte dettate da diversi parametri, quali ad esempio la velocità, il tipo di fondo stradale, il peso del veicolo.

L’uso di questo sistema articolato permette poi di svincolare la rotazione del portamozzo dal movimento dell’appendice aerodinamica, pertanto à ̈ possibile accoppiare le appendici aerodinamiche anche alle ruote sterzanti del veicolo.

Altro vantaggio legato all’uso di un sistema articolato, à ̈ che questo può essere predisposto in modo tale per cui uno spostamento della ruota non si trasmette identicamente all'appendice aerodinamica, ovvero in determinate condizioni operative il sistema articolato fa si che uno spostamento verticale della ruota si riflette in uno spostamento dell’appendice aerodinamica, che à ̈ minore del corrispondente spostamento della ruota che lo ha generato.

Il sistema articolato permette poi di posizionare l'appendice aerodinamica in una posizione qualsivoglia rispetto alle ruote.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di alcuni esempi di realizzazione mostrati nei disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:

fig. 1 illustra uno schema di funzionamento del sistema articolato su di una parte di un veicolo secondo la presente invenzione;

fig. 2 illustra lo schema di fig. 1 su due ruote di uno stesso asse in una prima condizione operativa;

fig. 3 illustra lo schema di fig. 2 in una seconda condizione operativa;

fig. 4 illustra lo schema di fig. 2 in una terza condizione operativa;

fig. 5 illustra un’applicazione pratica del sistema articolato di fig. 1 in un veicolo provvisto di sospensioni posteriori a quadrilatero deformabile;

fig. 6 illustra un dettaglio di fig. 5;

fig. 7 illustra un altro dettaglio di fig. 5; fig. 8 illustra un’applicazione pratica del sistema articolato di fig. 1 in un veicolo provvisto di sospensioni anteriori a quadrilatero deformabile;

fig. 9 illustra una variante del particolare di fig. 7;

fig. 10 illustra un sistema per la regolazione dell’angolo di incidenza di un’appendice aerodinamica applicata alla sospensione di fig. 5;

fig. 11 illustra una variante del sistema di fig.

10;

fig. 12 illustra un veicolo secondo la presente invenzione;

fig. 13 illustra un veicolo secondo la presente invenzione in condizione di rollio;

fig. 14 illustra una variante del sistema articolato di fig. 1;

fig. 15 illustra il sistema articolato di fig. 14 in una seconda condizione operativa;

fig. 16 illustra il sistema articolato di fig. 14 in una terza condizione operativa.

Onde comprendere chiaramente l’idea di base della presente invenzione conviene fare riferimento preliminarmente agli schemi esemplificativi mostrati nelle figg. da 1 a 4 ed alla fig. 13 che mostra una vista dall’esterno del veicolo A.

Sul veicolo A à ̈ provvisto un sistema articolato 1 associato da un lato ad una appendice aerodinamica 2 soggetta al flusso d’aria attorno al veicolo, e dall’altro ad un portamozzo 15 di una ruota 13.

In fig. 1 viene mostrato un sistema articolato 1 associato ad una corrispondente appendice aerodinamica 2 e ad una ruota 13.

Il sistema articolato 1 comprende le aste 3 e 9 ed una coppia di leve 6 e 11.

In questo esempio di realizzazione, le leve 6 e 11 sono entrambe incernierate alla massa sospesa 16 (in particolare al telaio) mediante due cerniere 7 e 12 che costituiscono i rispettivi fulcri delle leve.

Più in dettaglio, il sistema 1 comprende una prima asta di sostegno 3 libera di scorrere in senso verticale all’interno di una guida 4, ad esempio un manicotto.

L’asta 3 à ̈ collegata ad un’estremità all’appendice aerodinamica 2 e alla estremità opposta à ̈ incernierata mediante una prima cerniera mobile 5 con la leva 6.

Quest’ultima à ̈ infulcrata mediante la cerniera fissa 7 alla massa sospesa 16 del veicolo, ad esempio alla carrozzeria, al telaio, alla scocca o simili.

La leva 6 à ̈ una leva del primo tipo e presenta un primo braccio di leva 6A prossimo all’asta di sostegno 3 ed in un secondo braccio di leva 6B prossimo ad un’asta di rinvio 9.

Quest’ultima à ̈ collegata alla leva 6 e libera di ruotare rispetto a questa grazie alla cerniera mobile 8.

All’altra estremità, l’asta 9 à ̈ incernierata alla leva 11 mediante la cerniera mobile 10.

La leva 11 à ̈ anch’essa una leva di primo tipo infulcrata alla massa sospesa 16 del veicolo mediante la cerniera 12.

In fig. 1, con i riferimenti 11A ed 11B sono indicati i due bracci rivolti rispettivamente verso l’asta di rinvio 9 ed il portamozzo 15 della ruota 13. Preferibilmente, la leva 11 à ̈ incernierata al portamozzo.

Inoltre, il braccio 11B che ruota intorno alla cerniera 12 può comprendere per esempio un qualsiasi braccio della sospensione.

Riassumendo, quindi, il sistema articolato 1 connette l’appendice aerodinamica 2 sia alla massa sospesa del veicolo (mediante le cerniere fisse 7 e 12) sia alla massa non sospesa, ovvero con il portamozzo della ruota 13.

Nelle figg. 2, 3 e 4 viene mostrato un dettaglio di un asse del veicolo A comprendente per ciascuna delle due ruote il sistema di fig. 1 in diverse configurazioni.

Queste figure permettono in particolare di comprendere come il cambiamento dei bracci di leva 6A e 6B permetta di variare il carico che interessa le masse sospese.

In queste figure sono mostrate due ruote 13 e 13’ (ad esempio le due ruote posteriori), ognuna collegata ad una corrispondente appendice aerodinamica 2 e 2’ mediante i sistemi articolati 1 ed 1’.

I valori delle forze e delle corrispondenti reazioni vincolari presenti sulle componenti del veicolo sono rappresentati nelle figure per un caso esemplificativo, in cui si à ̈ trascurato l’effetto della forza di gravità e si à ̈ considerata una deportanza generata dall’appendice aerodinamica 2 pari a 1000 N (N=Newton, 1 N = 1 kg*m/s<2>).

Nel proseguo della presente descrizione si farà riferimento ad una configurazione dell’appendice aerodinamica tale da generare una forza verticale diretta verso il suolo, ovvero una deportanza.

Come mostrato più avanti nella descrizione di un esempio di realizzazione preferito, à ̈ possibile prevedere un controllo dell’incidenza dell’appendice aerodinamica, per variare l’intensità della forza verticale generata. Questa forza verticale, in casi estremi, può diventare una portanza, ovvero una forza aerodinamica rivolta verso il cielo.

Tornando ora alla descrizione delle figure 2,3 e 4, in queste figure sono visibili gli elementi elastici 17 e 17’ (ad esempio delle molle) delle sospensioni che collegano le ruote al telaio 16 mantenendolo in sospensione.

Gli elementi elastici 17 e 17’ sono posti a metà dei bracci 11B ed 11B’; eventuali smorzatori, usualmente previsti sulle sospensioni non sono mostrati per semplicità di trattazione.

In questi esempi le cerniere 12 e 12’ sono poste a metà della lunghezza complessiva delle leve 11 ed 11’, così che i bracci 11A, 11B ed 11A’, 11B’ sono di ugual lunghezza.

L’esempio di fig. 2 mostra il caso in cui le cerniere 7 e 7’ sono poste a metà della lunghezza complessiva delle leve 6 e 6’, così che i bracci di leva 6A, 6B e 6A’,6B’ sono anch’essi di ugual lunghezza.

In questa situazione le reazioni vincolari verticali sulle cerniere fisse 7, 7’, 12, 12’ si controbilanciano, dando luogo ad una risultante trasmessa alle masse sospese 16 nulla; la deportanza aerodinamica generata dalle appendici 2 e 2’ non influenza pertanto le masse sospese 16 (telaio, carrozzeria, etc.).

Gli elementi elastici 17 e 17’ delle due sospensioni non sono interessati da alcuna forza verticale dovuta al carico aerodinamico, con il notevole vantaggio di rendere indipendenti le masse sospese dalla deportanza aerodinamica delle appendici, evitando pertanto che queste si alzino o si abbassino rispetto al suolo in funzione del carico aerodinamico sulle appendici 2, 2’.

Cambiando il rapporto tra le lunghezze dei bracci 6A e 6B, Ã ̈ possibile variare le forze verticali derivanti dalla deportanza che vengono trasmesse alle masse sospese 16.

In fig. 3 à ̈ mostrato un primo esempio in cui i rapporti tra le lunghezze dei due bracci 6A* e 6B* (e corrispondentemente dei bracci 6A’* e 6B’*) à ̈ R=0,2.

In questo caso, se le appendici aerodinamiche generano una deportanza di 1000N, le masse sospese sono interessate da una forza verticale di 1600N diretta verso il suolo che comprime gli elementi elastici 17 e 17’ e spinge verso il suolo il telaio 16 che si trova quindi in una posizione ribassata rispetto alla configurazione scarica rappresentata dal disegno a linee tratteggiate. In condizione di equilibrio, la deportanza di 1000 N viene trasmessa identicamente al portamozzo 15 e quindi alla ruota 13, che scarica a terra 1000 N.

A differenza di fig. 2, in questo caso, a monte della ruota 13 la forza verticale risultante ha l’effetto di caricare la molla 17 (o 17’) e far avvicinare al suolo le masse sospese 16.

La fig. 4 mostra un altro esempio in cui, analogamente a fig. 3 i bracci di leva 6A** e 6B** (ed analogamente i loro simmetrici 6A’** e 6B’**) hanno lunghezze diverse tra loro, tali che il rapporto tra le lunghezze dei due vale R=0,5.

Anche in questo caso cambiando il rapporto di leva R la massa sospesa à ̈ interessata da una forza risultante diretta verso il basso che comprime le molle 17 e 17’ e fa avvicinare la massa sospesa al suolo. In questo caso, semplici calcoli permettono di verificare che le masse sospese 16 sono soggette ad una forza diretta verso il suolo pari a 1000N.

In conclusione, cambiando la posizione della cerniera 7 rispetto al centro geometrico della leva 6, si ottiene di variare la forza derivante dalla deportanza che viene trasmessa alle masse sospese secondo la relazione Fsosp= Fport* (1-R), dove

Fsospà ̈ la forza applicata sulle masse sospese Fportà ̈ la forza verticale risultante della componente verticale della forza aerodinamica agente sull’appendice

R Ã ̈ il rapporto tra la lunghezza dei bracci di leva 6A e 6B, ossia

R =(lunghezza braccio 6A)/ (lunghezza braccio 6B).

Un rapporto R maggiore di uno porterebbe la massa sospesa a sollevarsi rispetto al suolo, perché la forza Fsosprisultante sarebbe diretta in verso contrario a quello della componente verticale della forza generata dall’appendice aerodinamica (che normalmente nei veicoli terrestri à ̈ appunto rivolta verso il suolo).

Cambiando i rapporti tra i due bracci della leva 6 su cui viene trasmessa la componente verticale della forza generata dall’appendice aerodinamica, à ̈ possibile quindi ottenere una variazione dell’assetto del veicolo durante la marcia alle alte velocità (ovvero quando l’effetto della forza aerodinamica à ̈ maggiormente sentito), potendo vantaggiosamente scegliere la forza esercitata sugli elementi elastici delle sospensioni e potendo quindi selezionare la rigidezza di questi ultimi nella maniera più opportuna.

Per quanto attiene invece allo spostamento relativo tra appendice aerodinamica 2 e massa sospesa 16, nella configurazione di fig. 2 (ovvero con R=1) il modulo del vettore spostamento dell’appendice aerodinamica 2 à ̈ uguale a quello della massa non sospesa, e l’appendice aerodinamica 2 risulta praticamente svincolata dai moti verticali della massa sospesa.

Nel caso in cu invece il rapporto R sia compreso tra 0 ed 1, l’appendice aerodinamica 2 subisce uno spostamento influenzato sia dalla massa sospesa che da quella non sospesa secondo la seguente relazione:

Xp= Xr * R Xc * (1-R), dove

Xp à ̈ lo spostamento verticale del’appendice aerodinamica,

Xr à ̈ lo spostamento verticale della massa non sospesa

Xc à ̈ lo spostamento verticale della massa sospesa.

Il sistema articolato 1 permette quindi di decidere come ripartire la componente verticale della forza generata dall’appendice aerodinamica tra masse sospese e masse non sospese, andando ad influenzare sia lo spostamento del telaio verso il suolo, sia lo spostamento dell’appendice aerodinamica in reazione ad uno spostamento della ruota.

Per comprendere appieno i vantaggi derivanti dalla soluzione messa a disposizione dalla presente invenzione si ricordi che quando un’appendice aerodinamica di un veicolo si trova molto vicino al suolo, vi à ̈ la possibilità che eventuali variazioni di altezza da terra o di angolo di beccheggio delle masse sospese possano causare variazioni all’intensità della forza aerodinamica generata, con conseguenti problemi di una peggiore manovrabilità del veicolo e di perdita di confidenza da parte del guidatore.

Con la soluzione qui descritta à ̈ possibile gestire in modo flessibile l’assetto della vettura semplicemente spostando il fulcro della leva 6 per cambiare pertanto il rapporto tra i bracci di questa leva, così da scegliere così quanta parte della forzaaerodinamica far gravare sulla massa sospesa in funzione della necessità di avvicinarla o meno al suolo, ad esempio in funzione della velocità del veicolo o del suo peso o di altre variabili che possono intervenire nel processo.

Il sistema articolato qui descritto offre poi il vantaggio che l’orientamento dell’appendice aerodinamica può essere reso insensibile alle variazioni di campanatura o convergenza della ruota, nonché alla sterzatura, quando il rapporto R tra le lunghezze dei bracci della leva 6 à ̈ pari ad 1.

Quando R<1, un eventuale movimento verticale della ruota (ad esempio per una asperità del suolo) determina un movimento verticale dell’appendice aerodinamica; ciononostante (non essendoci un collegamento diretto) uno spostamento di quest’ultima non viene trasmesso identicamente all’appendice aerodinamica.

Preferibilmente, il veicolo terrestre A à ̈ provvisto di un’appendice aerodinamica per ogni ruota dello stesso asse, tale appendice aerodinamica essendo collegata al portamozzo della ruota mediante un sistema articolato del tipo sopra descritto.

Questo permette di trasmettere al telaio 16 forze diverse in corrispondenza di ogni cerniera 7,11,7',11' di ogni sistema articolato 1,1' , così da poter inclinare la massa sospesa a seconda del tipo di traiettoria che il mezzo sta percorrendo.

Ad esempio, i sistemi articolati 1 ed 1' possono avere leve 6 e 6’ con bracci di lunghezza diversa così da comprimere differentemente gli elementi elastici 17 e 17' delle relative sospensioni avvicinando maggiormente al suolo uno dei lati della vettura.

In fig. 5 viene mostrato un dettaglio di un veicolo terrestre provvisto di una sospensione a quadrilatero deformabile, mostrata in fig. 6.

Il braccio tubolare superiore T della sospensione a quadrilatero deformabile svolge le funzioni del braccio 11B sopra descritto con riferimento agli esempi delle figg. 1-4, ed il collegamento tra questo ed il corrispondente braccio 11A à ̈ garantito da un giunto, in particolare un giunto tubolare 18 che à ̈ solidale a rotazione sia con il braccio 11A che con il braccio 11B (ovvero con il braccio tubolare superiore T della sospensione a quadrilatero deformabile).

Più in dettaglio in questo esempio il braccio tubolare superiore T si compone dei quattro bracci T1, T2, T3 e T4 tra loro connessi a formare una sorta di tetraedro, in corrispondenza del vertice superiore del quale à ̈ previsto un attacco 21 per un ammortizzatore 20 comprendente un elemento elastico (molla) ed un relativo smorzatore.

Il giunto tubolare 18 à ̈ realizzato di pezzo con il braccio tubolare superiore T e presenta un’estremità scanalata 19 per l’accoppiamento solidale a rotazione con il braccio 11A, che a tal fine à ̈ provvisto di una scanalatura corrispondente per il mutuo impegno (non mostrata).

Nell’esempio di figg. 5 e 6, la cerniera fissa 12 che costituisce il fulcro della leva 11, à ̈ suddivisa in tre parti distinte 12A, 12B e 12C comprendenti altrettante boccole o cuscinetti che abbracciano il giunto tubolare 18 e lo fissano alla massa sospesa del telaio 16, lasciandolo libero di ruotare rispetto a quest’ultimo, analogamente a quanto prima descritto con riferimento alle figure da 1 a 4.

La cerniera mobile 5, visibile in fig. 7, à ̈ realizzata dall'accoppiamento tra una sede asolata 5A ricavata sul braccio di leva 6A ed un perno 5B che à ̈ solidale con l’asta di sostegno 3 e che à ̈ libero di scorrere all’interno della sede asolata 5A, così da compensare eventuali spostamenti reciproci.

Nell’esempio di figg. 5 e 7, all’interno dell’asta che realizza la leva 6 sono previsti tre fori 7A, 7B e 7C nei quali viene alternativamente alloggiato un corrispondente perno solidale alla massa sospesa del telaio 16, così da realizzare la cerniera 7.

Cambiando la posizione del perno nei fori 7A, 7B e 7C, cambia il rapporto R tra le lunghezze dei bracci 6A e 6B, conseguendo i risultati più sopra descritti.

Ovviamente per quanto nelle figg. 5, 6 e 7 si sia descritta l’applicazione ad una sola ruota 13 e alla corrispondente appendice aerodinamica 2, à ̈ chiaro che anche l’altra ruota dello stesso asse sarà munita di una soluzione analoga.

Facendo invece riferimento alla fig. 8, viene mostrata l’applicazione ad un’appendice aerodinamica 2 per ruote anteriori 13 e 13’ di un veicolo.

L’appendice 2 à ̈ posta al di sotto della sospensione i cui elementi realizzano parte della leva 11 e della cerniera 12, pertanto a differenza del sistema articolato sopra descritto, quello di fig. 8 risulta speculare e girato verso il basso.

Con gli stessi numeri di riferimento sono indicate le stesse parti precedentemente descritte, sulle quali non si torna oltre per economia di descrizione, e con lo stesso numero seguito da un apice sono indicate le parti simmetriche dell’altra ruota 13’ dello stesso asse.

In questa soluzione, il braccio 11B à ̈ solidale a rotazione con il giunto tubolare 18 ed à ̈ collegato al porta mozzo (non visibile).

In corrispondenza del porta mozzo si trovano due cerniere 110B (non visibile) e 110B’ (visibile) che collegano il portamozzo ai bracci 11B e 11B’ dove confluiscono anche i bracci T e T’ delle rispettive sospensioni. Le cerniere 110B e 110B’ permettono una rotazione della ruota attorno all’asse di sterzatura indipendentemente dai movimenti dei bracci 11B ed 11B’, così che lo sterzare della ruota non solleva i bracci 11B ed 11B’ e conseguentemente le appendici aerodinamiche 2 e 2’. È quindi evidente che il sistema oggetto della presente invenzione può essere efficacemente applicato anche ad appendici aerodinamiche poste in corrispondenza delle ruote sterzanti di un veicolo.

Un'interessante variante al sistema di regolazione della ripartizione dei carichi aerodinamici sulle masse sospese, à ̈ mostrata nella fig. 9, dove in luogo dei tre fori 7A, 7B, 7C à ̈ prevista una sede allungata 70 che alloggia un perno 71 montato scorrevolmente. In questo modo la variazione del rapporto R può essere effettuata senza dover disassemblare le parti costituenti il sistema articolato 1.

Preferibilmente, viene previsto un organo di comando 45, ad esempio un attuatore pneumatico, idraulico o meccanico preposto a spostare un supporto 46 che si muove orizzontalmente su una guida 47. In questo modo la posizione del perno 71, collegato al supporto 46, varia all’interno della sede, realizzando diversi rapporti di leva R.

A tal fine l’organo di comando 45 avrà una estremità incernierata sulla guida 47a sua volta fissata alla massa sospesa 16, per esempio al telaio.

L’attuatore che realizza l’organo di comando 45 può essere comandato anche durante il moto del veicolo sia in modo manuale, lasciando ad esempio al guidatore il compito di controllarlo, sia in modo automatico, connettendo ad esempio l’attuatore ad una centralina di controllo del veicolo che determina il corretto valore di R a seconda di diversi fattori (quali velocità, carico, tipologia di percorso e simili) e aziona conseguentemente l’organo di comando 45.

L’organo di comando 45 può allora essere controllato dinamicamente per variare le forze trasmesse alle masse sospese e gestire così l’assetto del veicolo durante la marcia.

Alternativamente, sarebbe possibile prevedere una soluzione in cui il perno 71 Ã ̈ fissato alla massa sospesa 16 (per esempio al telaio) ed alloggiato in una sede allungata tale da consentire lo spostamento orizzontale della leva 6 in posizioni che realizzino diversi rapporti di leva R, mediante un attuatore Nelle figg. 10 ed 11 viene mostrato un dettaglio, visto dal posteriore fronte, di un veicolo terrestre secondo la presente invenzione.

Queste figure permettono di meglio visualizzare gli elementi che permettono di cambiare l’incidenza dell’appendice aerodinamica 2’ facendola ruotare attorno ad un’asse trasversale sostanzialmente orizzontale.

Nell’esempio di fig. 10, l’asta di sostegno 3 à ̈ incernierata all’appendice 2 in modo che questa possa ruotare attorno ad un asse orizzontale; l’asta 3 a tal fine termina con due estremità 30, ciascuna delle quali alloggia una boccola (non visibile in figura) su cui à ̈ imperniata l’appendice 2.

Il dispositivo di regolazione dell’incidenza dell’appendice 2 comprende poi un’asta regolatrice con due estremità 50 , ciascuna delle quali à ̈ incernierata superiormente all’appendice aerodinamica 2 mediante un foro all’interno del quale viene fatta passare una vite fissata all’ala.L’asta regolatrice à ̈ inoltre vincolata inferiormente ad una guida 4, costituita da un cannotto cilindrico, solidale alla massa sospesa del telaio 16.

Questa soluzione permette una sorta di autoregolazione dell’incidenza dell’appendice 2 in funzione dei movimenti relativi del telaio rispetto all’appendice.

Ad esempio, in caso di frenata del veicolo, le forze agenti su questo fanno sì che la massa sospesa del posteriore si alzi, ed estenda gli elementi elastici delle sospensioni posteriori; un tale movimento della massa sospesa si riflette sulla guida 4 che si abbassa rispetto all’appendice aerodinamica (che come si à ̈ visto à ̈ svincolata dal movimento delle masse sospese o comunque non identicamente influenzata dal movimento della ruota), muovendo quindi verso il basso l’asta regolatrice 50 che inclina pertanto l’appendice aerodinamica facendone aumentare l’angolo di incidenza e quindi aumentando la deportanza.

Questo si traduce in un effetto pratico di diminuire il trasferimento di carico longitudinale alle ruote anteriori, con conseguenti effetti benefici sulla tenuta di strada e sulla stabilità del veicolo.

Una variante al dispositivo di regolazione dell’incidenza di fig. 10 à ̈ mostrata in fig. 11, dove con gli stessi numeri sono indicate le stesse parti.

In questa variante l’asta regolatrice 50 invece che essere incernierata alla guida 4, à ̈ fissata ad un attuatore 51, ad esempio pneumatico, meccanico, idraulico, elettrico o simile, vincolato all’asta 3.

L’azionamento dell’attuatore comporta uno spostamento dell’asta regolatrice 50 verso l’alto o verso il basso, con la conseguenza di far variare l’angolo di incidenza dell’appendice aerodinamica 2 e pertanto la deportanza.

L’attuatore 51 può essere comandato in modo manuale, lasciando al guidatore il compito di comandare l’azionamento, o in modo automatico, prevedendo ad esempio una centralina elettronica che controlli il funzionamento dell’attuatore 51 in base a determinati parametri, quali il peso del veicolo, la sua velocità, il tipo di percorso o simili.

Le soluzioni delle figg. 10 ed 11 sono state illustrate nel caso di ruote appartenenti all’asse posteriore di un veicolo, ma sono applicabili anche alle ruote dell’asse anteriore; per tale soluzione si rimanda alla fig. 8 dove si possono notare le aste regolatrici 50 e 50’ ed i due attuatori 51 e 51’.

I vantaggi derivanti da tale soluzione, sono relativi al fatto che à ̈ possibile diversificare la componente verticale della forza aerodinamica agente su ogni singola ruota in modo da sfruttare al meglio la forza aerodinamica totale disponibile.

Con riferimento alla fig. 12 viene mostrata un’auto A secondo la presente invenzione, in cui si possono notare le appendici aerodinamiche 2 e 2’ che sono connesse ai portamozzi delle ruote 13 e 13’ con il sistema articolato 1 appena descritto.

L’auto A comprende solo le due appendici aerodinamiche 2 e 2’ ognuna associata alla corrispondente ruota posteriore, ma va da sé che essa potrebbe equivalentemente essere provvista anche o solo di appendici aerodinamiche anteriori associate ognuna ad una corrispondente ruota anteriore.

Ad esempio nel caso illustrato in fig. 13 il veicolo A affronta una curva verso destra; mediante la presente soluzione à ̈ possibile aumentare l’incidenza del profilo 2’ rispetto al profilo 2, anche in maniera automatica poiché à ̈ la ruota destra, interna alla curva, che si abbassa ed estende la sospensione come descritto in precedenza, mentre la ruota sinistra si alza e schiaccia la sospensione. Variando l’incidenza dell’appendice aerodinamica 2’ à ̈ possibile aumentare la deportanza che agisce sulla stessa, così da caricare maggiormente la ruota interna alla curva, con benefici per la trazione, poiché si contrasta la tendenza della ruota interna a pattinare. Sempre in fig. 13 le frecce V1 e V2 indicano le forze scaricate da ogni ruota posteriore sul suolo per effetto del cambiamento di distribuzione del carico in curva, mentre le frecce V3 e V4 indicano rispettivamente la componente verticale della forza aerodinamica del profilo 2’ e la corrispondente forza V4 trasmessa alla ruota interna alla curva dal sistema articolato sopra descritto in virtù del cambiamento dell’angolo di incidenza della appendice aerodinamica 2’. Mediante questa distribuzione di forze, à ̈ possibile diminuire la variazione di carico trasversale del veicolo a vantaggio di una miglior tenuta di strada.

Nonostante la presente descrizione sia stata sopra descritta con riferimento ad esempi di realizzazione preferiti, à ̈ chiaro che un tecnico del settore può applicare l’idea di base della presente invenzione, schematicamente illustrata con riferimento alle figg. da 1 a 4, a diversi tipi di veicoli e di sospensioni (ad es. del tipo DeDion, a ponte rigido, a ruote interconnesse, a bracci longitudinali, McPherson, multilink o altro), senza per questo uscire dagli insegnamenti e dall’ambito della presente invenzione.

Ad esempio una forma alternativa semplificata del sistema articolato che può essere realizzata à ̈ mostrata in fig. 14, dove con gli stessi numeri sono indicate le stesse parti della fig. 1.

All’appendice aerodinamica 2 à ̈ connessa un’asta di supporto 93 mediante un vincolo a carrello 91, che consente all’asta 93 di traslare rispetto all’appendice 2.

Sulla estremità opposta l’asta 93 à ̈ collegata alla leva 94 mediante un secondo vincolo a carrello 92, che consente all’asta 93 di traslare rispetto alla leva 94.

La posizione del vincolo a carrello 92 lungo la leva 94 definisce un primo braccio di leva 94A dalla parte della cerniera 90 ed un secondo braccio di leva 94B dalla parte del portamozzo 15.

La leva 94 à ̈ pertanto una leva di terzo tipo il cui fulcro à ̈ nella cerniera 90 fissata alla massa sospesa 16, ed ha l’estremità opposta collegata al portamozzo 15.

La massa sospesa 16 Ã ̈ poi collegata a sua volta con il portamozzo 15 mediante almeno un elemento elastico di una sospensione (non raffigurato).

Spostando il carrello 92 lungo la leva 94, l’asta 93 scarica la deportanza generata dall’appendice aerodinamica 2 in un punto diverso della leva 94, ovvero si generano bracci 94A (tratto prossimale alla cerniera) e 94B (tratto prossimale al portamozzo) di lunghezze diverse.

Spostando il carrello 92, si ottengono quindi diversi rapporti di leva R che fanno si che la forza generata dall’appendice aerodinamica 2 interessi in proporzioni diverse la massa sospesa 16. Due configurazioni limite sono mostrate nelle figure 15 e 16 e si riferiscono rispettivamente ad una prima condizione in cui sostanzialmente tutta la componente verticale della forza aerodinamica generata dall’appendice 2 viene applicata direttamente al portamozzo 15 e ad una seconda condizione in cui sostanzialmente tutta la componente verticale della forza aerodinamica viene trasferita alla massa sospesa 16 (e da questa, attraverso l’elemento elastico della sospensione nuovamente al portamozzo).

In tutte le configurazioni intermedie a quelle limite mostrate nelle fig. 15 e 16 variando il rapporto tra i bracci di leva 94A e 94B si determina la ripartizione della forza generata dall'appendice aerodinamica alle masse sospese, ottenendo pertanto gli stessi vantaggi sopra discussi.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Veicolo terrestre (A) comprendente almeno un portamozzo (15) per il mozzo di una ruota (13), una massa sospesa (16) rispetto al portamozzo (15,15’) per mezzo di un elemento elastico (17,17’), un’appendice aerodinamica (2,2’) atta a generare una forza aerodinamica in condizione di veicolo in movimento caratterizzato dal fatto che l’appendice aerodinamica (2,2’) à ̈ collegata al portamozzo (15,15’) e alla massa sospesa (16) attraverso almeno un sistema articolato (1,1'), detto sistema articolato comprendendo un organo di trasmissione (3,93) collegato a detta appendice aerodinamica (2,2’) ed almeno una leva (6,94) infulcrata mediante una prima cerniera (7,7') sulla massa sospesa (16) ed accoppiata al portamozzo (15,15’) e a detto organo di trasmissione (3,93), in modo tale da trasferire al portamozzo una forza verticale risultante da detta forza aerodinamica ed applicata in un punto di detta leva (6) da detto organo di trasmissione (3,93).
2. 2. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 1, in cui detto sistema articolato (1,1') comprende una seconda leva (11,11') infulcrata alla massa sospesa (16) del veicolo (A) mediante una seconda cerniera (12) e collegata al detto portamozzo (15) della ruota (13), detta seconda leva essendo collegata a detta prima leva (6).
3. 3. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 2, in cui detta seconda leva (11,11’) comprende un braccio (11B) di una sospensione.
4. 4. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 3, in cui detta seconda cerniera (12) à ̈ un giunto (18) che collega un primo braccio (11A) di detta seconda leva (11,11’) a detto braccio (11B) di una sospensione.
5. 5. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 4, in cui detto giunto (18) à ̈ realizzato di pezzo con detto secondo braccio (11B) e presenta un’estremità scanalata (19) per l’accoppiamento solidale a rotazione con detto primo braccio (11A) di detta seconda leva (11).
6. 6. Veicolo (A) secondo una delle rivendicazioni da 2 a 5, ulteriormente comprendente un'asta di rinvio (9,9'), detta asta di rinvio (9,9') essendo incernierata in un’estremità a detta leva (6,6') ed all’estremità opposta a detta seconda leva (11,11’).
7. 7. Veicolo (A) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detto organo di trasmissione (3) comprende almeno un†̃asta di sostegno (3,3') collegata ad una sua estremità all’appendice aerodinamica (2,2') e all’estremità opposta a detta leva (6,6').
8. 8. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 7, comprendente mezzi atti a variare la posizione in cui detta asta di sostegno (3,3’) à ̈ incernierata a detta leva (6,6’).
9. 9. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui detta asta di sostegno (3,3') à ̈ incernierata con detta leva (6,6') mediante una cerniera mobile (5,5') comprendente una sede asolata (5A) ricavata sulla leva (6A) ed un perno (5B) solidale con l’asta di sostegno (3) libero di scorrere all’interno della sede asolata (5A).
10. 10. Veicolo (A) secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui detta asta di sostegno (3) à ̈ fissata in modo ruotabile a detta appendice aerodinamica (2) ed in cui detto veicolo comprende ulteriormente un dispositivo di regolazione dell’appendice aerodinamica (2), detto dispositivo di regolazione comprendendo un’asta regolatrice (50) incernierata ad una estremità prossimale all’appendice aerodinamica (2) in modo tale da ruotare detta appendice aerodinamica (2) applicando una forza assiale all’estremità di detta asta regolatrice (50).
11. 11. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 10, in cui detta asta regolatrice (50) Ã ̈ rigidamente fissata alla massa sospesa (16).
12. 12. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 11, ulteriormente comprendente un secondo attuatore (51) atto a muovere detta asta regolatrice così da ottenere una rotazione di detta appendice aerodinamica (2).
13. 13. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 12, in cui detto secondo attuatore à ̈ atto ad essere comandato manualmente da un guidatore del veicolo, o automaticamente da una centralina elettronica di detto veicolo in funzione di misure effettuate da detta centralina elettronica.
14. 14. Veicolo (A) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, comprendente mezzi atti a variare la posizione di detta prima cerniera (7,7’) rispetto alle estremità di detta leva (6,6’).
15. 15. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 14, in cui detti mezzi comprendono una pluralità di fori (7A,7B,7C) ricavati su detta leva (6,6’) per l'alloggiamento di un perno fissabile a detta massa sospesa (16).
16. 16. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 14, in cui detti mezzi comprendono una sede allungata (70) ricavata su detta leva (6,6') per lo scorrimento in diverse posizioni contigue di un perno fissabile a detta massa sospesa (16).
17. 17. Veicolo (A) secondo la rivendicazione 16, ulteriormente comprendente un attuatore atto a variare la posizione di detto perno in detta sede allungata, detto attuatore essendo atto ad essere comandato manualmente da un guidatore del veicolo, o automaticamente da una centralina elettronica di detto veicolo in funzione di misure effettuate da detta centralina elettronica.
18. 18. Veicolo (A) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 17, in cui per ogni ruota di uno stesso asse à ̈ provvista una corrispondente appendice aerodinamica (2,2') associata al portamozzo (15,15') della corrispondente ruota (13,13') mediante un corrispondente sistema articolato.