ITMI20131197A1

ITMI20131197A1 - Sistema di sospensioni con barre di torsione

Info

Publication number: ITMI20131197A1
Application number: IT001197A
Authority: IT
Inventors: Castigliano Enrico Ceretto; Giovanni Gallardo
Original assignee: Iveco Spa
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-01-18

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

SISTEMA DI SOSPENSIONI CON BARRE DI TORSIONE

***** ***** *****

DESCRIZIONE

Campo di applicazione dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce al campo delle sospensioni veicolari ed in particolare ad un sistema di sospensioni con barre di torsione.

Stato della tecnica

Sono noti i sistemi a sospensione con barra di torsione.

Le barre di torsione si differenziano dalle barre stabilizzatrici, per il fatto che una barra di torsione è collegata solo ad una ruota e non ad entrambe le ruote dello stesso assale.

Esse sostituiscono le classiche molle elicoidali, le quali occupano un notevole spazio nelle immediate vicinanze dei bracci oscillanti delle sospensioni.

La barra di torsione è un elemento formato da due porzioni: una prima porzione ha sviluppo longitudinale ed una seconda porzione, contigua con un estremo della prima porzione, è opportunamente incurvata per collegarsi direttamente o indirettamente al fuso a snodo della ruota.

L’stremo opposto della prima porzione rispetto alla seconda porzione è di solito vincolato al telaio del veicolo. La prima porzione funge da albero/fulcro per la seconda porzione della barra: un sollevamento della ruota induce sforzi di torsione nella prima porzione della barra.

I sistemi a sospensione con barre di torsione prevedono la disposizione della prima porzione della barra di torsione, la porzione sottoposta a torsione, parallelamente allo sviluppo longitudinalmente del veicolo.

Generalmente le barre di torsione sono associate a veicoli commerciali dotati di telaio a longheroni. Pertanto, la prima porzione della barra di torsione corre parallelamente ad un longherone del veicolo ed è fissata al longherone stesso. In particolare la barra di torsione della sospensione sinistra è fissata al longherone sinistro e la barra di torsione della sospensione destra è fissata al longherone destro.

Ciò induce delle sollecitazione di torsione nei longheroni, che nel tempo possono indurre deformazioni nel telaio del veicolo.

Sommario dell’invenzione

Pertanto scopo della presente invenzione è quello di individuare un sistema di sospensioni con barre di torsione che non induca sforzi di torsione nei longheroni del veicolo.

E’ oggetto della presente invenzione sistema di sospensioni con barre di torsione.

E’ particolare oggetto della presente invenzione un sistema di sospensione con barra di torsione come meglio descritto nelle rivendicazioni, che formano parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:

nella figura 1 è mostrata una vista prospettica con parti in trasparenza di una porzione di un veicolo avente un assale dotato di un esempio realizzativo di un sistema di sospensioni con barre di torsione secondo la presente invenzione;

nella figura 2 è mostrata una vista dall’alto dell’esempio di figura 1;

nella figura 3 è mostrata una vista laterale dell’esempio di figura 1;

nella figura 4 è mostrata una vista frontale dell’esempio di figura 1.

Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione

In figura 1 sono ben visibili i due longheroni SM1 ed SM2 che corrono sostanzialmente paralleli tra loro individuando un asse L di sviluppo longitudinale del veicolo, che è trasversale all’assale rappresentato nelle figure.

Per facilitare la comprensione delle figure i segni LS ed RS indicano rispettivamente il lato sinistro e destro del veicolo.

E’ dunque evidente che la porzione preponderante T12 e T22 delle barre di torsione T1 e T2, vale a dire la porzione destinata a ricevere sforzi di torsione è arrangiata trasversalmente allo sviluppo longitudinale L del veicolo, vale a dire parallelamente all’assale a cui sono applicate. Risulta altresì evidente che ciascuna barra di torsione è formata da

- una prima porzione T11, T21 preferibilmente curva destinata ad essere collegata direttamente o indirettamente al mozzo H1 o H2 delle ruote: di seguito la prima porzione è indicata come “leva di azione”;

- una seconda porzione T12, T22, a sviluppo longitudinale, di lunghezza che potrebbe essere preponderante in relazione all’interasse del veicolo, rispetto all’intera barra di torsione, e destinata a ricevere sforzi di torsione, di seguito la seconda porzione è indicata come “parte torcente”; - una terza parte T1Q e T2Q, vale a dire, un elemento che consentono di vincolare stabilmente la barra di torsione del mozzo sinistro H1 al longherone destro SM2 e viceversa; di seguito la terza porzione è indicata come “leva di reazione”. La prima porzione delle barre T1 e T2 fungono da leva di azione, pertanto, indipendentemente dalla loro forma, esse definiscono una leva di azione TL per la seconda porzione T12, T22, denominata appunto “parte torcente”. Tale aspetto risulta meglio comprensibile dalla figura 2, dove è indicata una “leva equivalente” TL della leva di azione.

Tale leva equivalente giace in un piano verticale parallelo allo sviluppo longitudinale L del veicolo (asse veicolare / mediano).

Vantaggiosamente, gli sforzi di torsione ricevuti dalle barre di torsione vengono scaricati sui rispettivi longheroni – del lato opposto - inducendo su di essi sforzi di flessione e non sforzi di torsione. Questo perché le barre di torsione, secondo la presente invenzione sono trasversali e non parallele rispetto ai longheroni del veicolo.

Vale ulteriormente la pena notare che le barre di torsione T2 e T1 si incrociano tra loro senza interferire reciprocamente. Questo Per esempio è stato possibile mediante una sorta di gradino G1 (G2) realizzato nella porzione torcente T12 (T22) delle barre.

Ciò comporta che le coppie di boccole SM12, SM21 e SM22, SM11 di ciascuna barra di torsione non hanno assi coincidenti tra loro.

La figura 2 mostra una vista dall’alto del sistema. Con riferimento alla sospensione destra di figura 4, si nota che al longherone destro SM2 è associata una boccola SM21 entro cui risulta passante la barra di torsione. Tale boccola definisce, per la barra di torsione T2, un punto di fissaggio al longherone destro SM2 in cui essa può ruotare.

Al longherone sinistro SM1 è associato un dispositivo di fissaggio per la terza porzione T2Q della barra di torsione destra T2.

In figura 3, che rappresenta una vista laterale del lato sinistro del veicolo, si nota la terza porzione della barra di torsione destra T2Q.

La terza porzione delle barre di torsione aggettano perpendicolarmente alle rispettive seconde porzioni T12 e T22, sostanzialmente sovrapponendosi alla faccia laterale, per esempio esterna, dei longheroni. Una seconda boccola SM12 (ed SM22 sul lato destro) definisce un ulteriore punto di fissaggio della seconda porzione T22 (T12) della barra destra T2 (sinistra T1).

In fine, la terza parte T2Q (T1Q) della barra destra T2 (sinistra T1) è vincolata al longherone sinistro SM1 (destr SM2) mediante un sistema di blocco SM13 (SM23).

Tale sistema di blocco SM13 (SM23) impedisce alla terza parte T2Q (T1Q) di ruotare sulla faccia laterale del longherone sinistro SM1 (destro SM2). Attraverso il sistema di blocco SM13 (e corrispondentemente SM23) è possibile dare un precarico alla sospensione destra (sinistra).

Con riferimento alla figura 3, quando il mozzo della ruota destra (non visibile), per via delle asperità della strada, è spinto verso l’alto, la leva di reazione T2Q della barra di torsione destra T2 è indotta a ruotare in senso antiorario sulla faccia laterale del longherone sinistro SM1. Viceversa, quando il mozzo della ruota destra si sposta verso il basso, la leva di reazione T2Q della barra di torsione destra T2 è indotta a ruotare in senso orario sulla faccia laterale del longherone sinistro SM1.

Secondo una prima variante preferita dell’invenzione, il sistema di blocco SM13 (SM23) può essere associato al rispettivo longherone SM1 (SM2) in punti angolari diversi in relazione al pre-carico che si vuole indurre nella barra di torsione. Con riferimento alla figura 3, inducendo una rotazione oraria alla leva di reazione T2Q della barra T2 si aumenta il precarico e viceversa. Ovviamente ciò dipende dalla posizione reciproca della barra di torsione rispetto al mozzo.

Nella configurazione mostrata nelle figure, si preferisce che le barre di torsione T1 e T2 corrano anteriormente al vano motore, in modo da non interferire con le altre parti meccaniche del veicolo. Pertanto le leve di azione T11 e T21 sono incurvate indietro, cioè in senso contrario al senso di marcia, verso i rispettivi mozzi H1, H2. Ciò non toglie che si possa invertire la configurazione, disponendo le barre di torsione, posteriormente ai mozzi rispetto al senso di marcia. In tal caso il pre-carico della sospensione destra sarebbe ottenuto fissando il sistema di blocco SM13 sul longherone SM1 in modo da indurre, alla leva di reazione T2Q della sospensione destra, una pre-rotazione in senso antiorario.

Secondo la variante preferita riportata nelle figure, le boccole SM11, SM12 ed il sistema di blocco SM13 formano un pezzo unico e sono collegate al longherone SM1 in un predefinito punto. Di conseguenza, la regolazione del precarico o di eventuali non asimmetricità delle sospensioni può essere regolata mediante una coppia di tamponi contrapposti, fissati mediante bulloni al sistema di blocco, che consentono di pre-ruotare la leva di reazione T1Q, T2Q della barra di torsione di qualche grado in senso orario o antiorario. Tutto ciò vale anche per il lato destro del veicolo con le boccole SM21, SM22 e con il sistema di blocco SM23.

In particolare i tamponi risultano contrapposti, ai lati opposti di una stessa leva di reazione e tangenti alla superficie laterale del rispettivo longherone. Essi possono avanzare o ritrarsi in modo contrapposto verso/rispetto la leva di reazione per indurre una rotazione di essa.

La figura 4 mostra una vista frontale del sistema di sospensioni.

A sinistra della figura si nota la sospensione destra (sinistra) che, nella configurazione preferita, comprende: - un braccio inferiore A22 (A12) incernierato per la cerniera J23 (J13) alla traversa C che è solidale con i longheroni SM1 ed SM2;

- un braccio superiore A21 (A11) incernierato per la cerniera J26 (non visibile per il lato destro ma solo per il lato sinistro J16) al longherone destro SM2 (sinistro SM1),

- un mozzo H2 (H1) a cui è collegata la rispettiva ruota: il mozzo è collegato mediante il giunto a sfera J24 (J14) al braccio inferiore A22 (A12) e mediante il giunto a sfera J25 (J15) al braccio superiore A21 (A11);

- uno ammortizzatore D2 (D1) collegato inferiormente mediante la cerniera J27 (J17) al braccio inferiore e superiormente mediante apposito supporto – visibile quello del lato opposto J18 in figure 1 e 2 – al longherone destro SM2 (sinistro SM1);

- la barra di torsione destra T2 (T1), ha l’estremità libera relativa alla leva T21 (T11) collegata mediante un giunto a sfera J22 (J12) alla biella L2 (L1), la quale, a sua volta è collegata al braccio inferiore A22 (A12) mediante un ulteriore giunto a sfera J21 (J11).

La parte torcente T22 (T12) della barra di torsione T2 (T1) è vincolata mediante la boccola SM22 (SM12) al longherone destro SM2 (sinistro SM1) e, verso destra (sinistra) del foglio, al longherone sinistro SM1 (destro SM2), mediante la boccola SM11 (SM21). La leva di reazione T2Q (T1Q), è in fine, fissata al longherone sinistro SM1 (SM2) mediante il su descritto sistema di blocco SM13 (SM23).

Dalla figura si nota anche la traversa tubolare T che collega rigidamente i due opposti longheroni SM1 ed SM2.

La boccola “del lato opposto”, vale a dire la boccola SM21 per la barra T1 e la boccola SM11 per la barra T2 non sono essenziali, in quanto la leva di reazione T1Q e T2Q può essere fissata in qualunque modo al longherone, ma la configurazione con la boccola SM11 rende più semplice il sistema di pre-carico di ciascuna barra, come descritto sopra. Ad esempio, la leva di reazione può essere dotata di un foro trasversale passante che consente di inserire una vite che si collega alla faccia laterale del rispettivo longherone.

Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo.

Ad esempio, nelle figure è mostrato un telaio a longheroni, ma ciò non toglie che il medesimo sistema a sospensioni sia applicato ad un telaio autoportante.

In ogni caso, gli sforzi di torsione della barra di torsione di una sospensione di un primo lato del veicolo inducono sforzi di flessione sul telaio del secondo lato, opposto al primo, dello stesso veicolo.

Ciò per il fatto che le barre di torsione, specificatamente le porzioni torcenti sono disposte sostanzialmente trasversalmente rispetto allo sviluppo longitudinale del veicolo.

In relazione agli spazi disponibili per l’allocazione delle barre di torsione, le parti torcenti possono anche risultare non perfettamente trasversali allo sviluppo longitudinale del veicolo, ma ciò rientra comunque nell’ambito di protezione della presente invenzione, in cui per la prima volta le porzioni torcenti della barre di torsione non risultano parallele con lo sviluppo longitudinale del veicolo.

Il presente sistema di sospensioni, rispetto alla variante preferita riportata nelle figure, può essere ulteriormente modificato, per esempio aggiungendo una balestra trasversale, disposta parallelamente all’assale e alla traversa T e che sia collegata, nei rispettivi estremi, ai bracci inferiori A12 e A22.

I bracci sia superiori A11, A21 che inferiori A12, A22 possono avere forma qualunque, benché una forma a Y, come mostrata nelle figure, sia preferita.

Sono chiari i vantaggi derivanti dall’applicazione della presente invenzione: risulta possibile caricare i longheroni con sforzi soltanto di flessione pur utilizzando barre di torsione come ammortizzatori.

Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l’oggetto dell’invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda. Quanto descritto nella descrizione dello stato della tecnica, se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio, deve essere considerato in combinazione con le caratteristiche della presente invenzione, formando parte integrante della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sospensioni con barre di torsione comprendente una barra di torsione (T1, T2) associata a ciascun mozzo (H1, H2) di un medesimo assale, ciascuna barra di torsione avendo - una prima porzione (T11, T21) collegata ad un rispettivo mozzo (H1, H2) per definire una leva di azione ed - una seconda porzione (T12, T22), contigua con la prima porzione, avente sviluppo longitudinale, e destinata a subire sforzi di torsione, in cui detta seconda porzione (T12, T22) è arrangiata sostanzialmente parallela a detto assale.
2. Sistema di sospensioni secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna barra di torsione comprende ulteriormente una terza porzione (T1Q, T2Q) adatta ad essere fissata ad un telaio veicolare (SM1, SM2) in modo che una barra di torsione (T2) di un mozzo destro (H2) è vincolata, mediante detta terza parte (T2Q) ad un lato sinistro (SM1) del telaio veicolare e viceversa.
3. Veicolo comprendente un sistema di sospensioni con barre di torsione, il veicolo definendo un asse di sviluppo longitudinale (L) e avendo un assale individuato da una coppia di mozzi (H1, H2) e comprendente una barra di torsione (T1, T2) associata a ciascun mozzo (H1, H2) di detto assale, ciascuna barra di torsione avendo - una prima porzione (T11, T21) collegata ad un rispettivo mozzo (H1, H2) per definire una leva di azione ed - una seconda porzione (T12, T22), contigua con la prima porzione, avente sviluppo longitudinale, e destinata a subire sforzi di torsione, in cui detta seconda porzione (T12, T22) è arrangiata sostanzialmente parallela a detto assale e perpendicolarmente a detto sviluppo longitudinale (L) del veicolo.
4. Veicolo secondo la rivendicazione 3, comprendente un telaio (SM1, SM2) individuante un primo ed un secondo lato, opposti tra loro rispetto a detto sviluppo longitudinale, in cui ciascuna barra di torsione comprende ulteriormente una terza porzione (T1Q, T2Q) adatta ad essere fissata a detto telaio veicolare (SM1, SM2) in modo che una barra di torsione (T2) associata ad un mozzo (H2) di un primo lato è vincolata, mediante detta terza parte (T2Q) ad un secondo lato (SM1) del telaio veicolare e viceversa.
5. Veicolo secondo una delle rivendicazioni 3 o 4 in cui detta seconda porzione (T12, T22) di ciascuna barra di torsione è collegata a detto telaio (SM1, SM2) rotabilmente mediante almeno una boccola ((SM12, SM21), (SM22, SM11)) entro cui detta seconda porzione può ruotare.
6. Veicolo secondo la rivendicazione 5, in cui detta seconda porzione (T12, T22) di ciascuna barra di torsione è collegata a detto telaio (SM1, SM2) rotabilmente mediante una coppia di boccole ((SM12, SM21), (SM22, SM11)) entro cui detta seconda porzione può ruotare, in cui - una prima boccola (SM12, SM22) è fissata al telaio, sostanzialmente nel medesimo lato in cui la relativa barra di torsione (T1, T2) è associata al rispettivo mozzo (H1, H2), e - una seconda boccola (SM21, SM11) è fissata al telaio (SM1, SM2) nel lato opposto del telaio in cui è fissata detta prima boccola.
7. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti 4 - 6, ulteriormente comprendente mezzi di blocco (SM13, SM23) per impedire un movimento reciproco tra detta terza parte (T1Q, T2Q) rispetto al telaio (SM2, SM1) del veicolo.
8. Veicolo secondo una delle rivendicazioni 4 – 7, in cui detta terza porzione (T1Q, T2Q) ha sviluppo longitudinale perpendicolare allo sviluppo longitudinale della rispettiva seconda porzione (T12, T22).
9. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti 3- 8, in cui detto telaio comprende una coppia di longheroni (SM1, SM2) accoppiati mediante almeno una traversa (T) ed in cui ciascun longherone ha una superficie piana verticale su cui si sovrappone, almeno parzialmente, detta terza porzione (T1Q, T2Q).
10. Veicolo secondo la rivendicazione 9, in cui detti mezzi di blocco (SM13, SM23) comprendono una coppia di tamponi contrapposti disposti tangenti a detta faccia laterale di un rispettivo longherone ed ai lati opposti di detta terza porzione (T1Q, T2Q); ciascun tampone essendo munito di una vite di regolazione in modo da avanzare o ritrarsi verso/rispetto detta terza porzione per indurre una rotazione angolare in essa.
11. Veicolo secondo una delle rivendicazioni 6 – 10, in cui le boccole ((SM21, SM22), (SM11, SM12)) ed i mezzi di blocco (SM23, SM13) associati ad un medesimo longherone (SM2, SM1) formano un corpo unico tra loro.
12. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti 3 – 11, in cui detta seconda porzione (T12, T22) è arrangiata avanti ad un vano motore ed in cui detta prima porzione (T11, T21) è piegata indietro verso il rispettivo mozzo (H1, H2).
13. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti 3 – 12, in cui ciascuna sospensione del sistema di sospensioni comprende: - un braccio inferiore (A22, A12) incernierato per una cerniera (J23, J13) ad una traversa (C) solidale con i longheroni (SM1, SM2); - un braccio superiore (A21, A11) incernierato per la cerniera (J16, J26) al longherone destro (SM2, sinistro SM1), - un mozzo (H2, H1) collegato mediante un giunto a sfera (J24, J14) al braccio inferiore (A22, A12) e mediante il giunto a sfera (J25, J15) al braccio superiore (A21, A11); - uno ammortizzatore (D2, D1) collegato inferiormente mediante una cerniera (J27, J17) al braccio inferiore e superiormente mediante apposito supporto al longherone destro (SM2, sinistro SM1); - la barra di torsione destra (T2, sinistra T1), avente una estremità libera, collegata mediante un giunto a sfera (J22, J12) ad una biella (L2, L1), la quale, a sua volta è collegata al braccio inferiore (A22, A12) mediante un ulteriore giunto a sfera (J21, J11).
14. Veicolo secondo la rivendicazione 13, ulteriormente comprendente una balestra sostanzialmente parallela a detto assale, avente due estremi opposti, di cui un ciascun estremo è vincolato ad un braccio inferiore (A12, A22). (FIU/lm)