ITMO20120271A1 - Sospensione a puntone per autoveicoli - Google Patents

Description

Descrizione di Breveto per Invenzione Industriale avente per titolo:

“SOSPENSIONE A PUNTONE PER AUTOVEICOLI”.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una sospensione a puntone per autovetture, in particolare per monoposto destinate alla competizione.

Sono note sospensioni a puntone (o “push-rod”, come si dice nel gergo del settore mutuando l’espressione dalla lingua inglese), le quali includono, per ciascuna ruota, un supporto a doppia forcella, formato sostanzialmente da due elementi triangolari sovrapposti, il quale supporto sorregge il portamozzo della ruota, al quale è connessa una estremità del puntone.

L’altra estremità di ciascun puntone è accoppiata rotazionalmente ad un rispetivo bilanciere (o simili mezzi meccanici), sovente disposto internamente allo chassis dell’ autovetura, ed incernierato in modo da poter ruotare atorno ad un asse fìsso rispetto allo chassis medesimo.

Ciascun bilanciere è connesso a mezzi elastici, quali barre di torsione, ammortizzatori, ed altri simili dispostivi noti alla persona esperta del ramo. E noto che, durante la sterzata, viene sollecitata la sospensione delle ruote esterne rispetto alla curva, mentre lo chassis è soggetto ad un rollio in seguito al quale diminuisce il carico applicato alle ruote interne.

A causa di ciò, gli pneumatici delle ruote interne vanno soggette ad un pattinamento, vale a dire uno strisciamento sulla pavimentazione stradale, che causa un’usura accelerata del relativo battistrada.

In questa situazione, inoltre, gli pneumatici delle ruote interne perdono aderenza, il che può portare, come noto, a conseguenze negative in termini di sicurezza sia per il conducente dell’autoveicolo sia per coloro che si trovino nelle vicinanze.

Per tentare di ovviare a questo problema, attualmente, vengono impiegate delle cosiddette “barre anti-rollio”, vale a dire delle barre elastiche a forma di C le cui estremità sono connesse ai due bilancieri, in modo che la rotazione del bilanciere collegato alla ruota interna produca una torsione della barra, a seguito della quale torsione, la barra stessa provoca una rotazione del bilanciere della ruota esterna, il che tende spingere questa verso il basso, nel tentativo di compensare la citata perdita di carico.

Tale soluzione si è dimostrata largamente insoddisfacente, soprattutto quando la sterzata avviene alle alte velocità, nel qual caso, come noto, Γ autovettura è soggetta ad un rollio più accentuato.

Il compito principale della presente invenzione è quello di escogitare una sospensione a puntone per un autoveicolo che consenta di ovviare al citato problema della perdita di carico sulle ruote esterne a causa del rollio cui è soggetto l’autoveicolo durante le sterzate.

All’interno di questo compito, uno scopo del trovato è quello di escogitare una sospensione a puntone che sia in grado compensare anche le perdite di carico più significative che si verificano sulle ruote esterne quando la sterzata è eseguita alle alte velocità.

Altro scopo del presente trovato è quello di escogitare una sospensione a puntone che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dalla presente sospensione a puntone per un autoveicolo, associabile ad una coppia di mote dell’avantreno o del retrotreno di detto veicolo, e comprendente:

- almeno due puntoni, ciascuno connettibile in corrispondenza di una propria estremità ad un porta-mozzo di una rispettiva mota;

- almeno un primo ed un secondo mezzo di leva, ciascuno rotoidalmente accoppiato ad un rispettivo puntone, ed atto ad oscillare attorno ad un relativo asse di rotazione, disposto sostanzialmente trasversale a detti puntoni, a seguito di una spinta da parte di detto rispettivo puntone; - primi mezzi elastici connessi a detti primo e secondo mezzo di leva ed atti a contrastare la rispettiva oscillazione attorno a detto relativo asse; e - mezzi antirollio connessi a detti primo e secondo mezzo di leva; detta sospensione essendo caratterizzata dal fatto che detti mezzi antirollio sono di tipo oleodinamico e sono configurati in modo tale che, a seguito di una rotazione di uno qualsiasi di detti primo e secondo mezzo di leva attorno a detto rispettivo asse a causa di un spinta del rispettivo puntone, i mezzi antirollio forzano il rimanente mezzo di leva a compiere una rotazione attorno a detto rispettivo asse, a produrre uno spostamento del relativo puntone, così che esso possa spingere su detto porta-mozzo.

Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una sospensione a puntone per autoveicoli, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una vista frontale schematica dell’avantreno di una monoposto per competizione su cui sia montata una sospensione a puntone secondo il trovato;

la figura 2 è una vista schematica dall’alto dei mezzi antirollio della sospensione a puntone secondo il trovato;

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicata globalmente con 1 una sospensione a puntone 1 per un autoveicolo, associabile ad una coppia di ruote 2, 3 dell’avantreno o del retrotreno.

L’autoveicolo può essere di qualunque tipo, in particolare una monoposto per competizione, il cui avantreno è rappresentato schematicamente in figura 1, secondo un punto di vista frontale.

In dettaglio, specialmente nel caso in cui l’autoveicolo sia una monoposto, la sospensione 1 comprende, per ciascuna ruota 1 cui è associata, una coppia di forcelle di supporto 4, ciascuna di forma triangolare, avente un rispettivo vertice di estremità incemierabile ad un rispettivo porta-mozzo (non raffigurato per semplicità, ma ampiamente noto alla persona esperta del ramo), e dotata inoltre di estremità opposte incemierabili ad uno chassis 5 di detto autoveicolo.

Come si può vedere nella figura 1, la sospensione 1 proposta comprende, nei suoi aspetti più generali: due puntoni 6, 7 ciascuno connettibile in corrispondenza di una propria estremità al porta-mozzo della rispettiva ruota 2, 3; ed un primo ed un secondo mezzo di leva 8, 9, ciascuno rotoidalmente accoppiato ad un rispettivo puntone 6, 7, ed atto ad oscillare attorno ad un relativo asse di rotazione X, Y, disposto sostanzialmente trasversale ai puntoni 6, 7, a seguito di una spinta da parte del rispettivo puntone 6, 7 medesimo.

Tali assi X, Y possono essere fìssi rispetto allo chassis 5 dell’autovettura, e comunque non dipendono dai movimenti degli elementi costitutivi dell’ invenzione.

Inoltre, la sospensione 1 dell’invenzione comprende: primi mezzi elastici (non rappresentati, e spiegati nel dettaglio in seguito), connessi ai mezzi di leva 8, 9, ed atti a contrastare la rispettiva oscillazione attorno a detto relativo asse X, Y.

Preferibilmente, il primo ed il secondo mezzo di leva comprendono rispettivamente un primo ed un secondo bilanciere 8, 9, o simili mezzi come leve a squadra, ecc. ..

Sempre di preferenza, i primi mezzi elastici comprendono almeno una prima ed una seconda barra di torsione (non raffigurate per regioni di leggibilità della figura), rispettivamente connesse al primo ed al secondo mezzo di leva 8, 9 (cioè al bilanciere destro e sinistro), e possono anche comprendere, in aggiunta o in alternativa, due ammortizzatori 80, 90 connessi rotoidalmente, in corrispondenza di una propria estremità, al rispetto mezzo di leva 8, 9 e fissati all’estremità opposta.

L’invenzione comprende inoltre particolari e vantaggiosi mezzi antirollio 10 (in figura 1 indicati solamente in modo schematico, per motivi di chiarezza rappresentativa) connessi ai mezzi di leva 8, 9, i quali sono di tipo oleodinamico e sono configurati in modo tale che, a seguito di una rotazione in un primo senso di uno qualsiasi dei mezzi di leva 8, 9, attorno al rispettivo asse X, Y, a causa della spinta del rispettivo puntone 6, 7, i mezzi antirollio 10 forzano il rimanente mezzo di leva 8, 9 a compiere una rotazione in un senso concorde a tale primo senso (chiarente attorno al rispettivo asse X, Y), a produrre uno spostamento del rispettivo puntone 6, 7 che va a spingere sul relativo porta-mozzo.

Prima di spiegare aspetti costruttivi preferenziali dell’ invenzione, che verranno dettagliati in seguito con l’ausilio della figura 2, se ne descrive il suo funzionamento generale.

Quando l’autoveicolo sterza ad una velocità non piccola, ad esempio a sinistra, esso subisce un rollio, vale a dire una rotazione rispetto al proprio asse longitudinale, che lo porta ad inclinarsi sul proprio fianco destro, col che le ruote destre 2, cioè le ruote esterne rispetto alla curva percorsa, subiscono un incremento del carico cui vanno soggette, mentre le ruote sinistre 3, o interne, perdono carico (fino, in certi casi, a discostarsi dalla pavimentazione stradale).

In questa situazione, il puntone destro 6 viene spinto dalla rispettiva ruota 2 verso l’interno dell’autoveicolo e produce una rotazione del mezzo di leva destro 8, attorno al suo asse X, in senso orario nella vista di figura 1 (cioè verso T'interno dell’ autovettura), il quale sollecita i mezzi anti-rollio 10 in maniera tale che questi, a loro volta, forzino il mezzo di leva sinistro 9 a compiere una sua rotazione (oraria, cioè verso l’esterno) rispetto all’asse Y (della cui entità si parlerà in un paragrafo successivo), così che tale mezzo di leva 9 vada ad agire sul puntone sinistro 7 ad aumentare il carico sulla ruota sinistra 3, in pratica premendola verso il basso, e compensando quindi il rollio in curva suddetto.

Ovviamente, quanto detto vale anche nel caso di sterzata a destra.

Per comprendere meglio i vantaggi dei mezzi antirollio oleodinamici dell’ invenzione, si descrive ora una sua preferita forma di realizzazione, rappresentata schematicamente in figura 2.

I mezzi antirollio 10 comprendono due coppie di cilindri idraulici 11, 15, 19, 23.

La prima coppia di cilindri idraulici include innanzitutto un primo cilindro II dotato di uno corpo cavo 12 in cui è disposto scorrevole uno stantuffo 13, il quale stantuffo 13 comprende uno stelo 14 connesso al primo mezzo di leva 8, cioè al mezzo di leva destro.

La prima coppia include inoltre un secondo cilindro 15 avente un proprio corpo cavo 16, fluidodinamicamente comunicante con il corpo cavo 12 del primo cilindro 11, in cui è disposto scorrevole un rispettivo stantuffo 17 avente uno stelo 18 connesso al secondo mezzo di leva 9.

Quando nella presente descrizione si dice che i corpi cavi dei cilindri idraulici sono comunicanti, si intende ovviamente dire che sono comunicanti le rispettive cavità, definite lateralmente dalle rispettive camicie, nelle quali scorrono le teste degli stantuffi, nella quale cavità risiede il fluido di lavoro.

Nella forma di realizzazione preferenziale, rappresentata in figura 2, i cilindri idraulici 11, 15, 19, 23 di ciascuna coppia sono integrati l’uno con l’altro, in modo che i rispettivi volumi interni di accoglimento del fluido di lavoro definiscano assieme un’unica camera interna, dotata di una medesima camicia, in cui scorrono entrambi gli stantuffi.

Il mezzo antirollio 10 comprende inoltre una seconda coppia di cilindri idraulici che comprende un terzo cilindro 19 dotato di un proprio corpo cavo 20 in cui è disposto scorrevole lo stantuffo 21 , il quale ha uno stelo 22 connesso al secondo mezzo di leva 9.

Tale seconda coppia comprende quindi un quarto cilindro 23 avente un proprio corpo cavo 24, fluidodinamicamente comunicante con il corpo cavo 20 del terzo cilindro 19, in cui è disposto scorrevole un rispettivo stantuffo 25 avente lo stelo 26 connesso al primo mezzo di leva 8.

Al fine della sua connessione con il mezzo antirollio, ciascun mezzo di leva 8, 9 può conformare una forcella formata da due elementi paralleli, ciascuno dei quali è collegato ad una diversa estremità di una rispettiva coppia di cilindri idraulici 11, 15, 19, 23, eventualmente con P interposizione di mezzi elastici più sotto dettagliatamente illustrati.

Vantaggiosamente, il dimensionamento dei cilindri idraulici sopra descritti può essere come di seguito spiegato.

Come mostrato in figura 2, il corpo cavo 12 del primo cilindro 11 ha un volume interno di accoglimento del fluido di lavoro che ha una sezione trasversale SI maggiore della sezione trasversale S2 del volume interno del corpo cavo 16 del secondo cilindro 15.

Allo spesso modo, il terzo cilindro 19 ha la sezione trasversale S3 del volume interno del rispettivo corpo cavo 20 che è maggiore della sezione trasversale S4 del volume interno del corpo cavo 24 del quarto cilindro idraulico 23.

Pertanto, come rappresentato raffigurando gli steli dei cilindri idraulici 11, 15, 19, 23 sia in linea continua che in tratteggio, quando ad esempio il primo cilindro 11 viene spinto dal mezzo di leva destro 8 (durante una sterzata a sinistra), il suo stelo 13 esegue una data corsa entro il corpo cavo 12 e sposta un dato volume di fluido di lavoro.

Dato che il corpo cavo 12 del primo cilindro 11 comunica con quello del secondo cilindro 15, il quale però ha una sezione interna S2 minore di quella dell’altro, il fluido di lavoro forza lo stantuffo 27 del secondo cilindro 17 a compiere una escursione maggiore della corsa compiuta dallo stantuffo 13 del primo cilindro 11.

Di conseguenza, visto che lo stelo 18 del secondo cilindro 15 è connesso al mezzo a leva sinistro 9, allora il puntone sinistro 7 subisce una spinta maggiore di quella subita dal puntone 6 a causa dell’aumento di carico sulla ruota destra 2 durante la sterzata, col che la ruota sinistra 3 va soggetta ad un aumento di carico che compensa del tutto la perdita subita a causa del rollio, anche nel caso di curve imboccate alle velocità più alte. Pertanto l’invenzione supera perfettamente tutti i limiti della tecnica nota, rendendo disponibile un mezzo antirollio 10 oleodinamico in grado di portare in perfetta aderenza (e rotolamento) la ruota esterna dell’autoveicolo che monti la sospensione proposta.

È chiaro che quanto detto per il primo ed il secondo cilindro 11, 15 è applicabile mutatis mutandìs al terzo e quarto cilindro 19, 23.

Il dimensionamento dei cilindri idraulici compresi nell’invenzione è opportunamente regolabile per stabilire il fattore moltiplicativo che il mezzo antirollio 10 deve offrire nel trasmettere la sollecitazione della ruota esterna alla ruota interna per compensare il rollio in sterzata, e le coppie di cilindri 11, 15, 19, 23 possono essere uguali l’una all’altra oppure diverse, e comunque sono regolabili in base alle esigenze della singola applicazione.

Di preferenza, al fine di conferire una certa flessibilità alla connessione tra i mezzi antirollio 10 ed i mezzi di leva 8, 9, sono previsti secondi mezzi elastici 27, 28 interposti sia tra lo stelo 18 dello stantuffo 17 del secondo cilindro 15 ed il secondo mezzo di leva 9, sia tra lo stelo 26 dello stantuffo 25 del quarto cilindro 23 ed il primo mezzo di leva 8.

Tali mezzi elastici possono comprendere una prima serie di molle a tazza 27 avente estremità opposte affacciate a relativi piattelli di riscontro 31, 32 (si veda nuovamente la figura 2), i quali piattelli 31, 32 sono connessi rispettivamente allo stelo 18 dello stantuffo 17 del secondo cilindro 15 ed ad un alberello di collegamento 29 fissato al secondo mezzo di leva 9.

L’invenzione prevede inoltre una seconda serie di molle a tazza 28 avente estremità opposte affacciate a relativi piattelli di riscontro 33, 34, i quali sono connessi rispettivamente allo stelo 26 dello stantuffo 25 del quarto cilindro 23 ed ad un altro alberello di collegamento fissato al primo mezzo di leva 8.

Vantaggiosamente, grazie alT' impiego delle serie di molle a tazza 27, 28, nella configurazione sopra descritta, l’utilizzatore può prestabilire la percentuale della corsa degli steli 25, 17 del secondo e quarto cilindro 15, 23 che deve essere assorbita dalle molle medesime.

Quindi, dopo avere assorbito la quotaparte prefissata della corsa dello stelo 17, 25, la serie di molle a tazza 27, 28 interessata, contenuta tra i suoi piattelli 31, 32, 33, 34, diviene rigida e trasmette la parte rimanente della corsa al relativo alberello 29, 30, il quale la trasferisce al rispettivo mezzo di leva 8, 9, in modo da espletare la funzione antirollio dell’invenzione. In particolare, gli steli 14, 18, 22, 26 dei cilindri idraulici possono essere connessi (con Γ interposizione o meno dei secondi mezzi elastici 27, 28 e degli alberelli 29, 30) ai rispettivi elementi di leva 8, 9 mediante accoppiamenti rotoidali.

Si è in pratica constatato come P invenzione descritta raggiunga gli scopi proposti, rendendo disponibile una sospensione a puntone dotata di speciali mezzi antirollio di tipo oleodinamico in grado di superare del tutto i problemi causati dal rollio dell’autovettura durante la sterzata, sia alle basse che alle alte velocità.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sospensione a puntone (1) per un autoveicolo, associabile ad una coppia di mote (2, 3) dell’ avantreno o del retrotreno di detto veicolo, e comprendente: almeno due puntoni (6, 7), ciascuno connettibile in corrispondenza di una propria estremità ad un porta-mozzo di una rispettiva mota (2, 3); almeno un primo ed un secondo mezzo di leva (8, 9), ciascuno rotoidalmente accoppiato ad un rispettivo puntone (6, 7), ed atto ad oscillare attorno ad un relativo asse di rotazione (X, Y), disposto sostanzialmente trasversale a detti puntoni (6, 7), a seguito di una spinta da parte di detto rispettivo puntone; primi mezzi elastici connessi a detti primo e secondo mezzo di leva (8, 9) ed atti a contrastare la rispettiva oscillazione attorno a detto relativo asse (X, Y); e mezzi antirollio (10) connessi a detti primo e secondo mezzo di leva (8, 9); detta sospensione (1) essendo caratterizzata dal fatto che detti mezzi antirollio (10) sono di tipo oleodinamico e sono configurati in modo tale che, a seguito di una rotazione di uno qualsiasi di detti primo e secondo mezzo di leva (8, 9), attorno a detto rispettivo asse (X, Y), causata da una spinta di detto rispettivo puntone (6, 7), i mezzi antirollio (10) forzano il rimanente mezzo di leva (8, 9) a compiere una rotazione attorno a detto rispettivo asse (X, Y), a produrre uno spostamento del relativo puntone (6, 7) così che esso possa spingere su detto porta-mozzo.
2. 2) Sospensione (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi antirollio (10) comprendono: almeno una prima coppia di cilindri idraulici formata da un primo cilindro (11) dotato di uno corpo cavo (12) in cui è disposto scorrevole uno stantuffo (13), avente uno stelo (14) connesso a detto primo mezzo di leva (8), e da un secondo cilindro (15) avente un proprio corpo cavo (16), fluidodinamicamente comunicante con detto corpo cavo (12) del primo cilindro (11), in cui è disposto scorrevole un rispettivo stantuffo (17) avente uno stelo (18) connesso a detto secondo mezzo di leva (9); almeno una seconda coppia di cilindri idraulici formata da un terzo cilindro (19) dotato di uno corpo cavo (20) in cui è disposto scorrevole imo stantuffo (21), avente uno stelo (22) connesso a detto secondo mezzo di leva (9), e da un quarto cilindro (23) avente un proprio corpo cavo (24), fluidodinamicamente comunicante con detto corpo cavo (20) del terzo cilindro (19), in cui è disposto scorrevole un rispettivo stantuffo (25) avente uno stelo (26) connesso a detto primo mezzo di leva (8).
3. 3) Sospensione (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto corpo cavo (12) di detto primo cilindro (1 1) ha un volume intrno di accoglimento di un fluido di lavoro che ha una sezione trasversale (SI) maggiore della sezione trasversale (S2) di un volume interno del corpo cavo (16) di detto secondo cilindro (15); in cui detto terzo cilindro (19) ha la sezione trasversale (S3) di un volume interno del rispettivo corpo cavo (20) che è maggiore della sezione trasversale (S4) di un volume interno di detto corpo cavo (24) del quarto cilindro idraulico (23).
4. 4) Sospensione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 2 e 3, caratterizzata dal fatto di comprendere secondi mezzi elastici (27, 28) interposti sia tra detto stelo (18) dello stantuffo (17) del secondo cilindro (15) e detto secondo mezzo di leva (9), sia tra detto stelo (26) dello stantuffo (25) del quarto cilindro (23) e detto primo mezzo di leva (8).
5. 5) Sospensione (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detti secondi mezzi elastici comprendono almeno ima prima serie di molle a tazza (27) avente estremità opposte connesse rispettivamente a detto stelo (18) dello stantuffo del secondo cilindro e a detto secondo mezzo di leva (9), ed una seconda serie di molle a tazza (28) avente estremità opposte connesse rispettivamente a detto stelo (26) dello stantuffo del quarto cilindro e a detto primo mezzo di leva (8).
6. 6) Sospensione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti primo e secondo mezzo di leva comprendono rispettivamente un primo ed un secondo bilanciere (8, 9).
7. 7) Sospensione secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detti primo ed secondo bilanciere (8, 9) conformano un rispettivo braccio sporgente (29, 30), a cui sono rotoidalmente accoppiati sia detti rispettivi puntoni (6, 7) sia estremità opposte di detti mezzi antirollio (10).
8. 8) Sospensione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti primi mezzi elastici comprendono almeno una prima ed una seconda barra di torsione rispettivamente connesse a detti primo e secondo mezzo di leva (8, 9).
9. 9) Sospensione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere, per ciascuna mota (2, 3) cui detta sospensione è associata, una coppia di forcelle di supporto (4), ciascuna di forma triangolare, avente un rispettivo vertice di estremità incernierabile ad un rispettivo porta-mozzo, e dotata di estremità opposte incernierabile ad uno chassis (5) di detto autoveicolo.
10. 10) Sospensione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti primo e secondo mezzo di leva (8, 9) sono rotoidalmente accoppiati ad un rispettivo ammortizzatore (80, 90) per smorzare relative oscillazioni.