ITMI20101317A1 - Sistema di sospensione per motoveicoli - Google Patents

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ITMI20101317A1
ITMI20101317A1 IT001317A ITMI20101317A ITMI20101317A1 IT MI20101317 A1 ITMI20101317 A1 IT MI20101317A1 IT 001317 A IT001317 A IT 001317A IT MI20101317 A ITMI20101317 A IT MI20101317A IT MI20101317 A1 ITMI20101317 A1 IT MI20101317A1
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IT
Italy
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suspension system
telescopic elements
telescopic
wheel
steering
Prior art date
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IT001317A
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English (en)
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Stefano Bartolozzi
Luca Bernardi
Marco Profeti
Walter Rosellini
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Piaggio & C Spa
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Description

SISTEMA DI SOSPENSIONE PER MOTOVEICOLI
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La presente invenzione si riferisce a un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo, adatto a essere montato sugli assi anteriori non motori (folli) di motoveicoli.
In passato sono state sviluppate diverse soluzioni di sospensione per motoveicoli provviste di un singolo braccio longitudinale, di tipo “spinto†o “tirato†, e di ammortizzatore con molla coassiale. Nella maggior parte di tali soluzioni cosiddette “monobraccio†, almeno per quanto riguarda le applicazioni su scooter o su veicoli basculanti in generale, il sistema di sterzo à ̈ realizzato semplicemente vincolando al telaio, con cuscinetti e/o ralle, il tubo di supporto del braccio della sospensione.
Un tipico esempio di applicazione del sistema a braccio spinto à ̈ riscontrabile sullo scooter “Vespa†, mentre il sistema a braccio tirato à ̈ montato ad esempio sul triciclo basculante “MP3†prodotto dalla Piaggio. Il sistema a braccio spinto à ̈ composto da un singolo braccio rigido, sull’estremità inferiore del quale si snoda un braccetto che termina sul perno della ruota anteriore. Su tale braccetto si aggancia l’estremità inferiore della sospensione, che a sua volta si aggancia superiormente anche al braccio rigido. L’assieme assume quindi la forma di un parallelogramma. Il sistema a braccio tirato costituisce una variante del sistema a braccio spinto.
Le caratteristiche e i vantaggi di questo tipo di sospensione monobraccio per motoveicoli si possono riassumere come segue:
- possibilità di sostituire in maniera rapida la ruota, in quanto il collegamento della ruota stessa al mozzo à ̈ di agevole accesso;
- buona scorrevolezza, garantita dal movimento del braccio di supporto della ruota su cuscinetti e dall’assenza di carichi trasversali sull’ammortizzatore;
- possibilità di ottenere diversi comportamenti della sospensione in fase di frenata, a seconda del posizionamento del centro della ruota rispetto al fulcro del braccio e del tipo di attacco della pinza freno alla sospensione.
Tuttavia, i suddetti vantaggi sono controbilanciati da una serie di difetti che rendono le sospensioni monobraccio inadeguate ad alcune applicazioni specifiche. Le esigenze di rigidezza e di ingombro ridotto, infatti, limitano in maniera significativa la lunghezza del braccio della sospensione in relazione a un corretto funzionamento del sistema. Di conseguenza, risulta parimenti limitata la corsa disponibile per assorbire le sconnessioni della strada. Per le medesime ragioni à ̈ complesso utilizzare ruote di elevato diametro associate a tale tipo di sospensione.
La traiettoria circolare del braccio di sospensione e il tipo di sistema di sterzatura (asse di sterzo fisso rispetto al telaio) implicano inoltre che il “braccio a terra longitudinale†della ruota rispetto all’asse di sterzo stesso vari in funzione della corsa della sospensione e non possa essere controllato in maniera precisa. Come à ̈ noto, per braccio a terra longitudinale, o “avancorsa†, di un motoveicolo si intende la distanza tra la proiezione a terra della perpendicolare passante per il perno della ruota anteriore o, in altre parole, il punto di contatto della ruota anteriore e il suolo, e il punto di intersezione dell’asse di rotazione dello sterzo sempre con il suolo. La suddetta variazione del braccio a terra longitudinale può causare, in alcuni casi, reazioni brusche dello sterzo per corse elevate della sospensione, come avviene ad esempio nelle manovre di frenata.
Infine, il numero elevato di componenti del sistema monobraccio complica le fasi di montaggio dell’assieme e comporta costi più elevati rispetto a una convenzionale sospensione a forcella.
Scopo della presente invenzione à ̈ pertanto quello di realizzare un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli che sia in grado di risolvere gli inconvenienti sopra citati della tecnica nota in una maniera estremamente semplice, economica e particolarmente funzionale.
Nel dettaglio, Ã ̈ uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli che consenta di avere un braccio a terra longitudinale costante per tutta la corsa della sospensione.
Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli che permetta corse elevate della sospensione stessa, nonché il montaggio di ruote di qualsiasi diametro.
Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli che mantenga ingombri trasversali molto ridotti e che offra la possibilità di sostituire rapidamente la ruota.
Ancora un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli che abbia un numero ridotto di componenti e che permetta quindi un semplice assemblaggio, con costi contenuti.
Questi scopi secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli, in particolare ma non esclusivamente per motoveicoli basculanti (scooter o motocicli a due, tre oppure quattro ruote), come esposto nella rivendicazione 1.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono evidenziate dalle rivendicazioni dipendenti, che sono parte integrante della presente descrizione.
Le caratteristiche e i vantaggi di un sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:
la figura 1 à ̈ una vista in prospettiva di un primo esempio di realizzazione del sistema di sospensione secondo l’invenzione, applicato alla ruota anteriore sterzante di un generico motoveicolo, in cui si evidenziano la ruota stessa, il gruppo freno, un sistema di blocco della sospensione e il parafango;
la figura 2 à ̈ una vista esplosa dei soli componenti del sistema di sospensione secondo l’invenzione, con i relativi elementi di collegamento; la figura 3 à ̈ una vista in sezione che mostra i componenti interni (elemento elastico ed elemento smorzatore) del sistema di sospensione secondo l’invenzione; e
la figura 4 à ̈ una vista in prospettiva di un secondo esempio di realizzazione del sistema di sospensione secondo l’invenzione, applicato alla ruota anteriore sterzante di un generico motoveicolo, in cui si evidenziano ancora una volta la ruota stessa, il gruppo freno, un sistema di blocco della sospensione e il parafango.
Con riferimento in particolare alla figura 1, viene mostrato un primo esempio di realizzazione del sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli secondo l’invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 10. Il sistema di sospensione 10 à ̈ configurato per essere applicato a una ruota sterzante 12 di un generico motoveicolo (non mostrato), come ad esempio uno scooter oppure un motoveicolo cosiddetto “ibrido†. Per motoveicolo “ibrido†si intende un particolare tipo di motoveicolo basculante a tre o quattro ruote dotato di due ruote sterzanti anteriori, che può essere guidato come una moto, essendo inclinabile lateralmente in curva, ma che offre al contempo l’usuale stabilità delle autovetture.
Il sistema di sospensione 10 comprende innanzitutto un tubo di sterzo 14, ruotabilmente collegato al telaio del motoveicolo tramite cuscinetti per realizzare la sterzatura della ruota 12 e del sistema di sospensione 10 stesso. Il tubo di sterzo 14 Ã ̈ rigidamente collegato a un gruppo di supporto 16 sul quale sono ricavati due morsetti 18 e 20 che stringono le porzioni fisse o steli di due elementi telescopici 22 e 24. Tali elementi telescopici 22 e 24 prevedono la presenza, al loro interno, di rispettivi elementi elastici 58 ed elementi di smorzamento delle oscillazioni 60 come avviene per le tradizionali forcelle motociclistiche.
Più precisamente, secondo l’invenzione, il sistema di sospensione 10 comprende una coppia di elementi telescopici 22 e 24 montati a sbalzo, vale a dire lateralmente, rispetto alla ruota 12. Le porzioni scorrevoli, o gambali, di tali elementi telescopici 22 e 24 sono vincolate parallelamente tra loro in maniera tale da far giacere entrambi gli elementi telescopici 22 e 24 su un piano parallelo al piano della ruota 12. Ciascun elemento telescopico 22 e 24 à ̈ altresì provvisto di un elemento elastico 58 (ad esempio una molla elicoidale), disposto all’interno della rispettiva porzione fissa o stelo, e un elemento di smorzamento delle oscillazioni 60 (ad esempio un ammortizzatore idraulico), disposto all’interno della rispettiva porzione scorrevole o gambale, così da realizzare la sospensione del motoveicolo.
Sulle porzioni scorrevoli o gambali degli elementi telescopici 22 e 24 sono quindi ricavati tutti i supporti per il collegamento degli altri componenti del sistema di sospensione 10. In particolare, sul gambale di un primo elemento telescopico 22 sono ricavati uno o più fori 26A, 26B e 26C che si accoppiano con corrispondenti fori 26A, 26B e 26C ricavati sul gambale del secondo elemento telescopico 24, così da ottenere la connessione reciproca, tramite appositi mezzi di fissaggio che verranno descritti più in dettaglio nel seguito, di tali elementi telescopici 22 e 24.
Sui gambali del primo elemento telescopico 22 e/o del secondo elemento telescopico 24 possono quindi essere ricavati un manicotto 28 di supporto del perno 30 della ruota 12, una o più sedi 32 di supporto della pinza freno 34 e una o più sedi 36 per l’attacco del parafango 38 di tale ruota 12. Al perno 30 della ruota 12 à ̈ poi collegato, tramite cuscinetti volventi e in maniera di per sé nota, il gruppo costituito da cerchio e pneumatico o, in altre parole, la ruota 12 stessa sulla quale à ̈ calettato un disco freno 40.
Per quanto riguarda la funzionalità del sistema di sospensione 10 secondo l’invenzione, in base al primo esempio di realizzazione mostrato nelle figure da 1 a 3, il collegamento tra i due elementi telescopici 22 e 24, realizzato in maniera rigida tramite i fori di connessione 26A, 26B e 26C e le relative viti 42A, 42B e 42C, impedisce la rotazione relativa delle porzioni scorrevoli (gambali) di tali elementi telescopici 22 e 24 attorno al proprio asse e, quindi, definisce univocamente l’angolo di sterzatura del gruppo ruota 12 rispetto al telaio del motoveicolo in funzione della rotazione imposta dal guidatore al tubo di sterzo 14. Per tale motivo à ̈ possibile utilizzare dei comuni gambali e steli di forcella motociclistica a sezione circolare per realizzare i due elementi telescopici 22 e 24.
Il numero dei mezzi di connessione e di fissaggio tra i due elementi telescopici 22 e 24 può variare a seconda delle esigenze in termini di rigidezza flessionale del sistema di sospensione 10. Ad esempio, in figura 2 vengono mostrate tre distinte coppie di fori di connessione 26A, 26B e 26C con relative viti 42A, 42B e 42C, ove la coppia dei fori di connessione 26C superiori à ̈ stata realizzata sulla sommità dei gambali scorrevoli degli elementi telescopici 22 e 24 per migliorare la distribuzione dei carichi tra gli elementi telescopici 22 e 24 stessi e, quindi, per diminuire le deformazioni complessive del sistema di sospensione 10.
Quale soluzione alternativa ai mezzi di collegamento sopra descritti tra i due elementi telescopici 22 e 24, con riferimento al secondo esempio di realizzazione di figura 4, per incrementare ulteriormente la rigidezza del sistema di sospensione 10 à ̈ possibile prevedere che i gambali scorrevoli di tali elementi telescopici 22 e 24 siano fabbricati di pezzo, vale a dire integrati in un unico elemento. Su quest’unico elemento possono quindi essere ricavate le due sedi cilindriche per l’accoppiamento telescopico con le due porzioni fisse o steli, realizzate come precedentemente descritto, degli elementi telescopici 22 e 24 stessi.
In sintesi, il sistema di sospensione 10 secondo l’invenzione consente il movimento del gruppo ruota 12 secondo una direzione rettilinea individuata dagli assi degli elementi telescopici 22 e 24, che devono necessariamente risultare paralleli tra loro per assicurare il corretto funzionamento del sistema di sospensione 10 stesso. Tale movimento rettilineo garantisce che il braccio a terra longitudinale della ruota 12 rispetto all’asse definito dal tubo di sterzo 14 possa essere mantenuto costante, almeno nel caso in cui tale asse definito dal tubo di sterzo 14 sia parallelo agli assi degli elementi telescopici 22 e 24. Il sistema di sospensione 10 secondo l’invenzione consente in ogni caso di replicare le condizioni cinematiche comunemente ottenibili con le tradizionali forcelle motociclistiche, sia inclinando eventualmente il tubo di sterzo 14 in maniera differente rispetto alla direzione degli assi degli elementi telescopici 22 e 24, sia introducendo un offset longitudinale del perno 30 della ruota 12 rispetto all’asse definito dal tubo di sterzo 14.
Il sistema di sospensione 10 secondo l’invenzione consente inoltre di contenere significativamente gli ingombri trasversali della sospensione anteriore del motoveicolo, dato che i componenti della sospensione anteriore stessa sono disposti tutti sullo stesso lato della ruota 12 e, osservando frontalmente il motoveicolo, non superano gli ingombri di un singolo braccio di una forcella tradizionale. Grazie a tale caratteristica, inoltre, la sostituzione della ruota anteriore 12 risulta estremamente agevole, poiché essa può essere maneggiata come comunemente avviene su un’autovettura. Queste ultime due caratteristiche sono di particolare interesse per l’impiego del sistema di sospensione 10 secondo l’invenzione su motoveicoli basculanti a tre o quattro ruote, come ad esempio il motoveicolo “MP3†prodotto dalla Piaggio, in cui le esigenze di ingombro e praticità sono ancor più rilevanti che su un tradizionale motoveicolo a due ruote.
Sempre con riferimento all’installazione su motoveicoli basculanti a tre o quattro ruote, un’altra peculiarità del sistema di sospensione 10 secondo l’invenzione riguarda la possibilità di prevedere, grazie agli ingombri contenuti del sistema di sospensione 10 stesso e alla traiettoria rettilinea di tutti i rispettivi elementi in movimento relativo, un sistema di bloccaggio 44 del movimento rettilineo della ruota 12 rispetto al tubo di sterzo 14 o, in altre parole, del gambale di ciascun elemento telescopico 22 e 24 rispetto al relativo stelo. Il sistema di bloccaggio 44 comprende una piastra di collegamento 46, vincolata al gruppo di supporto 16, su cui à ̈ installata una pinza 48, di tipo meccanico o idraulico, che agisce su una lamina 50 vincolata alla porzione scorrevole o gambale di uno degli elementi telescopici, ad esempio il primo elemento telescopico 22.
Azionando la pinza 48 si rendono solidali entrambe le porzioni scorrevoli degli elementi telescopici 22 e 24 al gruppo di supporto 16, impedendo di conseguenza il movimento rettilineo della ruota 12 rispetto al tubo di sterzo 14. Quest’operazione di bloccaggio risulta vantaggiosa durante le operazioni di parcheggio di motoveicoli a tre o quattro ruote con carreggiata ridotta, poiché limita le possibilità che i motoveicoli stessi si ribaltino a seguito di movimenti di rollio sulle sospensioni.
Dato che il parallelismo degli elementi telescopici 22 e 24 à ̈ determinante per il corretto funzionamento del sistema di sospensione 10, particolare cura deve essere posta affinché le operazioni di montaggio del sistema 10 stesso non introducano sforzi di flessione sui relativi componenti. Secondo quanto riportato in figura 2, come prima operazione di assemblaggio viene inserita una spina 52, calibrata con tolleranza millesimale, quantomeno nella coppia di fori di connessione 26A posta più in basso sui due elementi telescopici 22 e 24. Il diametro interno di ciascuno di tali fori di connessione inferiori 26A ha sostanzialmente la medesima misura del diametro esterno di ciascuna spina 52 (accoppiamento h6/G5 secondo il sistema ISO), mentre la spina 52 stessa à ̈ assialmente provvista di un foro passante per l’introduzione della vite 42A.
Una volta portata in accostamento, senza forzaggio, la coppia di fori di connessione inferiori 26A degli elementi telescopici 22 e 24, tramite la vite 42A e il relativo dado 54A, l’unico grado di libertà del sistema 10 risulterà essere l’angolo relativo tra gli assi degli elementi telescopici 22 e 24 stessi. Questa indeterminazione viene eliminata inserendo gli steli degli elementi telescopici 22 e 24 all’interno dei morsetti 18 e 20 ricavati sul gruppo di supporto 16. Solo a questo punto i morsetti 18 e 20 vengono serrati e, in seguito, à ̈ applicata la coppia di bloccaggio prevista per le viti 42B e 42C e i relativi dadi 54B e 54C delle rimanenti coppie di fori di connessione 26B e 26C degli elementi telescopici 22 e 24.
Le rimanenti coppie di fori 26B e 26C che collegano tra loro gli elementi telescopici 22 e 24 non svolgono funzione di centraggio, essendo preferibilmente di diametro interno maggiore rispetto al diametro esterno delle rispettive viti 42B e 42C che li impegnano, in modo da evitare ulteriori vincoli di posizione per gli elementi telescopici 22 e 24 stessi. Non sono quindi previste spine intermedie tra tali coppie di fori 26B e 26C e le rispettive viti 42B e 42C.
Per garantire un accoppiamento stabile tra i due elementi telescopici 22 e 24 à ̈ infine possibile prevedere, quantomeno per la coppia di fori di connessione inferiori 26A provvista di spina 52, una o più rondelle dentate di sicurezza 56A. Tali rondelle dentate di sicurezza 56A evitano lo svitamento accidentale, ad esempio a seguito di un utilizzo intenso e prolungato del sistema di sospensione 10, della vite 42A dal relativo dado 54A.
Si à ̈ così visto che il sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli secondo la presente invenzione realizza gli scopi in precedenza evidenziati.
Il sistema di sospensione sterzante con ruota a sbalzo per motoveicoli della presente invenzione così concepito à ̈ suscettibile in ogni caso 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 forme e le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.
L’ambito di tutela dell’invenzione à ̈ pertanto definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sospensione (10) per una ruota sterzante (12) di un motoveicolo, comprendente un tubo di sterzo (14) ruotabilmente collegato al telaio del motoveicolo e rigidamente collegato a un gruppo di supporto (16) sul quale sono vincolate le porzioni fisse o steli di due elementi telescopici (22, 24), caratterizzato dal fatto che detti due elementi telescopici (22, 24) sono montati a sbalzo rispetto alla ruota sterzante (12), le porzioni scorrevoli o gambali di detti due elementi telescopici (22, 24) essendo vincolate parallelamente tra loro in maniera tale da far giacere entrambi gli elementi telescopici (22, 24) su un piano parallelo al piano della ruota sterzante (12), ciascun elemento telescopico (22, 24) essendo internamente provvisto di un elemento elastico (58) e un elemento di smorzamento delle oscillazioni (60) per realizzare la sospensione del motoveicolo, detto vincolo tra le porzioni scorrevoli degli elementi telescopici (22, 24) impedendo la rotazione relativa di dette porzioni scorrevoli attorno al proprio asse per definire univocamente l’angolo di sterzatura della ruota (12) rispetto al telaio del motoveicolo in funzione della rotazione imposta al tubo di sterzo (14).
  2. 2. Sistema di sospensione (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sulla porzione scorrevole di un primo (22) di detti elementi telescopici sono ricavati uno o più fori (26A, 26B, 26C) che si accoppiano con corrispondenti fori (26A, 26B, 26C) ricavati sulla porzione scorrevole del secondo (24) elemento telescopico, così da ottenere la connessione reciproca, tramite mezzi di fissaggio (42A, 42B, 42C; 52; 54A, 54B, 54C; 56A), di detti due elementi telescopici (22, 24).
  3. 3. Sistema di sospensione (10) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di fissaggio comprendono una pluralità di viti (42A, 42B, 42C) con relativi dadi (54A, 54B, 54C).
  4. 4. Sistema di sospensione (10) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di fissaggio comprendono inoltre una spina (52), inserita in almeno una prima (26A) di dette coppie di fori e assialmente provvista di un foro passante per l’introduzione della relativa vite (42A), il diametro interno dei fori di detta prima coppia (26A) essendo sostanzialmente uguale al diametro esterno di detta spina (52).
  5. 5. Sistema di sospensione (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di fissaggio comprendono inoltre, almeno per detta prima coppia di fori (26A) provvista della spina (52), una o più rondelle dentate di sicurezza (56A) che evitano lo svitamento accidentale della vite (42A) dal relativo dado (54A).
  6. 6. Sistema di sospensione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le porzioni scorrevoli di detti due elementi telescopici (22, 24) sono fabbricate di pezzo, vale a dire integrate in un unico elemento su cui sono ricavate le due sedi cilindriche per l’accoppiamento telescopico con le porzioni fisse di detti due elementi telescopici (22, 24).
  7. 7. Sistema di sospensione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che sulla porzione scorrevole del primo (22) e/o del secondo (24) di detti elementi telescopici sono ricavati un manicotto (28) di supporto del perno (30) della ruota sterzante (12), una o più sedi (32) di supporto della pinza freno (34) per un disco freno (40) di detta ruota sterzante (12) e una o più sedi (36) per l’attacco del parafango (38) di detta ruota sterzante (12).
  8. 8. Sistema di sospensione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che l’asse definito dal tubo di sterzo (14) à ̈ parallelo agli assi di detti due elementi telescopici (22, 24).
  9. 9. Sistema di sospensione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che il tubo di sterzo (14) Ã ̈ inclinato in maniera differente rispetto alla direzione degli assi di detti due elementi telescopici (22, 24).
  10. 10. Sistema di sospensione (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di bloccaggio (44) del movimento rettilineo della porzione scorrevole di ciascun elemento telescopico (22, 24) rispetto alla relativa porzione fissa.
  11. 11. Sistema di sospensione (10) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detto sistema di bloccaggio (44) comprende una piastra di collegamento (46) vincolata al gruppo di supporto (16), su detta piastra di collegamento (46) essendo installata una pinza (48) che agisce su una lamina (50) vincolata alla porzione scorrevole di uno di detti elementi telescopici (22), l’azionamento di detta pinza (48) rendendo solidali entrambe le porzioni scorrevoli di detti elementi telescopici (22, 24) al gruppo di supporto (16), così da impedire il movimento rettilineo della ruota sterzante (12) rispetto al tubo di sterzo (14).
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