ITPD20130136A1 - Sospensione motociclistica - Google Patents

Sospensione motociclistica

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ITPD20130136A1
ITPD20130136A1 IT000136A ITPD20130136A ITPD20130136A1 IT PD20130136 A1 ITPD20130136 A1 IT PD20130136A1 IT 000136 A IT000136 A IT 000136A IT PD20130136 A ITPD20130136 A IT PD20130136A IT PD20130136 A1 ITPD20130136 A1 IT PD20130136A1
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IT
Italy
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suspension
support
wheel
shock absorber
rotation
Prior art date
Application number
IT000136A
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English (en)
Inventor
Simone Pallini
Walter Rosellini
Original Assignee
Piaggio & C Spa
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    • B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
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    • B62K25/16—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork with rocking arm pivoted on each fork leg with single arm on each fork leg for front wheel

Description

DESCRIZIONE
CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente invenzione riguarda una sospensione motociclistica, e in particolare una sospensione motociclistica anteriore.
STATO DELLA TECNICA
Nel settore dei motocicli, e in particolare dei ciclomotori, à ̈ noto utilizzare, all’avantreno, un tipo di sospensione a braccio oscillante.
In particolare si tratta di un sistema monobraccio, quindi asimmetrico, composto da una forcella a singolo braccio rigido, detto anche braccio di sterzo, su cui si snoda un braccio oscillante, detto mazzetta, rivolto verso il retrotreno, che termina sul perno della ruota. Il braccio di sterzo à ̈ collegato meccanicamente allo sterzo del motociclo.
Inoltre sul braccio oscillante si aggancia il gruppo ammortizzatore comprendente tipicamente una molla ed un ammortizzatore.
Il gruppo ammortizzatore collega meccanicamente tra loro la forcella rigida con il perno della ruota, in modo che complessivamente la sospensione assume la forma di un parallelogramma.
Usualmente, il gruppo ammortizzatore à ̈ collegato rigidamente al perno della ruota e alla forcella: tipicamente il piede, o estremità inferiore del gruppo ammortizzatore, viene collegato al perno della ruota mediante una staffa rigida. Da un punto di vista teorico il gruppo ammortizzatore lavora sempre in condizione di compressione assiale pura, dal momento che le forze scambiate tra la ruota e il telaio vengono assorbite dal braccio oscillante e la forcella a singolo braccio.
Di fatto però, a causa dei giochi e delle deformazioni dei componenti meccanici, il gruppo ammortizzatore non lavora sempre nella condizione teorica di pura compressione assiale, ma à ̈ sottoposto ad un momento flettente che tende ad opporsi allo scorrimento tra il fodero e lo stelo del gruppo ammortizzatore medesimo. Le deformazioni e quindi gli impuntamenti del gruppo ammortizzatore aumentano nel momento in cui la staffa di connessione del gruppo ammortizzatore al perno della ruota viene utilizzata come elemento di supporto e fissaggio del freno anteriore, tipicamente a disco. In questo caso infatti, il freno trasmette al piede delle notevoli forza e coppie che tendono a deformare ulteriormente la staffa di collegamento del piede del gruppo ammortizzatore e quindi a far perdere la rettilineità e relativa coassialità tra il fodero e lo stelo. Ne deriva uno scorrimento difficoltoso del gruppo ammortizzatore ed un comportamento non ottimale dell’avantreno, ulteriormente peggiorato in caso di azione frenante.
PRESENTAZIONE DELL'INVENZIONE
Per risolvere i citati problemi, non si conoscono soluzioni davvero migliorative nell’arte: per questo motivo l’utilizzo di tali sospensioni a braccio oscillante viene confinato a motoveicoli di basse prestazioni e limitata massa.
In alternativa si conoscono anche soluzioni che riducono le deformazioni dei componenti dell’avantreno mediante sovradimensionamenti dei componenti medesimi. Tali soluzioni però, oltre ad essere costose ed antiestetiche, finiscono per aumentare le masse non sospese, o masse a terra, peggiorando il comportamento dinamico della sospensione e quindi del motoveicolo. E’ quindi sentita l’esigenza di risolvere gli inconvenienti e limitazioni citati in riferimento all’arte nota.
Tale esigenza à ̈ soddisfatta da una sospensione in accordo con la rivendicazione 1.
DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente comprensibili dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti e non limitativi di realizzazione, in cui: le figure 1 rappresenta una vista prospettica di una sospensione motociclistica in accordo con la presente invenzione;
la figura 2 rappresenta una vista laterale di una sospensione motociclistica in accordo con una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 3 rappresenta una vista in sezione di una sospensione in accordo con la presente invenzione, lungo il piano di sezione III-III di figura 1;
le figure 4-7 rappresentano viste in sezione, lungo il piano di sezione A-A di figura 3, di un particolare della sospensione motociclistica in accordo con varianti di realizzazione della presente invenzione. Gli elementi o parti di elementi in comune tra le forme di realizzazione descritte nel seguito saranno indicati con medesimi riferimenti numerici.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
Con riferimento alle suddette figure, con 4 si à ̈ globalmente indicata una vista complessiva di una sospensione motociclistica in accordo con la presente invenzione.
Ai fini della presente invenzione, occorre precisare che il termine motociclo deve essere considerato in senso lato, comprendendo qualsiasi ciclo a motore avente almeno due ruote, ossia una ruota anteriore e una ruota posteriore. Rientrano perciò in tale definizione anche i motocicli aventi tre ruote, di cui ad esempio due ruote appaiate e sterzanti sull’avantreno e una ruota, motrice, sul retrotreno, ma anche i motocicli che comprendono una sola ruota, sterzante, sull’avantreno e due ruote motrici sul retrotreno. Infine, rientrano nella definizione di motociclo anche i cosiddetti quadricicli, aventi due ruote all’avantreno e due ruote al retrotreno.
La sospensione motociclistica 4 comprende una forcella 8 avente un braccio rigido o braccio di sterzo 12 collegabile meccanicamente ad un meccanismo di sterzo 16 di un motociclo. La forcella à ̈ preferibilmente di tipo monobraccio, pertanto asimmetrica rispetto ad un piano longitudinale di mezzeria della sospensione medesima, passante per una ruota anteriore 20 del motociclo.
La sospensione motociclistica 4 comprende un braccio oscillante 24 avente una prima estremità 26 in corrispondenza della quale si snoda su detto braccio di sterzo 12, e una seconda estremità 28 in corrispondenza della quale si connette ad un supporto 32 che alloggia girevolmente un perno di rotazione 36 di un’associabile ruota anteriore 20.
Detto perno di rotazione 36 definisce un asse di rotazione X-X per la ruota 20 stessa. L’asse di rotazione X-X della ruota à ̈ a sua volta girevole in base alla rotazione del meccanismo di sterzo 16 del motociclo.
La sospensione motociclistica 4 comprende inoltre un gruppo ammortizzatore 40 comprendente una molla 44 ed un ammortizzatore 48; preferibilmente la molla 44 e l’ammortizzatore 48 sono coassiali tra loro e sono disposti in parallelo tra loro.
Il gruppo ammortizzatore 40 sii estendendosi da una testa di attacco 52, in corrispondenza della quale à ̈ connesso meccanicamente al braccio di sterzo 12, ad un piede di attacco 56, in corrispondenza del quale à ̈ connesso meccanicamente a detto supporto 32.
Preferibilmente la testa di attacco 52 e il piede di attacco 56 sono allineati lungo una direzione verticale Y-Y che risulta perpendicolare all’asse di rotazione X-X della ruota 20.
Secondo una forma di realizzazione, la testa di attacco 52 à ̈ fissata al braccio di sterzo 12 mediante l’interposizione di una boccola elastica 60. Tale boccola elastica 60 à ̈ in grado di consentire piccoli disallineamenti e rotazioni tra la testa di attacco 52 e il braccio di sterzo 12.
Secondo una forma di realizzazione, l’ammortizzatore 48 comprende un fodero 64 e uno stelo 68 alloggiato e scorrevole, almeno parzialmente, all’interno di detto fodero 64; preferibilmente, il fodero 64 comprende il piede di attacco 56.
Vantaggiosamente, il gruppo ammortizzatore 40, in corrispondenza di detto piede di attacco 56, si connette al supporto 32 mediante l’interposizione di mezzi di accoppiamento meccanico 70 che definiscono un asse di cerniera H-H contenuto in un piano perpendicolare all’asse di rotazione della ruota X-X, in modo da fissare il piede di attacco 56 al supporto 32 e da consentire una rotazione relativa del piede di attacco 56 rispetto al supporto 32, attorno a detto asse di cerniera H-H.
Tali mezzi di accoppiamento meccanico 70 collegano meccanicamente il piede di attacco 56 al supporto 32 in modo da evitare traslazioni reciproche lungo la direzione
verticale Y-Y e, al tempo stesso, disaccoppiano girevolmente il piede di attacco 56 dal supporto 32 e dalla ruota 20 in modo da consentire rotazioni reciproche, in particolare del piede di attacco 56, attorno a detto asse di cerniera H-H.
Per disaccoppiamento rotazionale si intende quindi che eventuali sollecitazioni provenienti dalla ruota 20 non impongono rotazioni e/o flessioni del piede di attacco 56 attorno a detto asse di cerniera H-H.
Inoltre, detti mezzi di accoppiamento meccanico 70 impediscono qualsiasi rotazione del piede di attacco 56 attorno ad un asse di rotazione parallelo al perno di rotazione X-X della ruota 20.
Secondo una forma di realizzazione, detti mezzi di accoppiamento meccanico 70 comprendono un giunto elastico adatto a consentire una rotazione relativa del piede di attacco 56 rispetto al supporto 32, attorno a detto asse di cerniera H-H. Preferibilmente detto giunto elastico à ̈ di tipo asimmetrico in modo da risultare deformabile elasticamente soltanto attorno a detto asse di cerniera H-H. Detto giunto elastico può ad esempio essere realizzato in materiale metallico, polimerico o mediante una combinazione di questi materiali.
Secondo una forma di realizzazione, il gruppo ammortizzatore 40, in corrispondenza di detto piede di attacco 56, si connette al supporto 32 mediante l’interposizione di una cerniera 72, detta cerniera 72 definendo un asse di cerniera H-H che risulta contenuto in un piano perpendicolare all’asse di rotazione X-X della ruota 20.
Preferibilmente, l’asse di cerniera H-H à ̈ perpendicolare alla direzione verticale Y-Y definita dal gruppo ammortizzatore 40.
Secondo una forma di realizzazione, detta cerniera 72 comprende una boccola di tipo silent-block 76 che avvolge almeno parzialmente un perno di collegamento 80 tra il supporto 32 e il piede di attacco 56, detto perno di collegamento 80 definendo l’asse di cerniera H-H.
Secondo una forma di realizzazione, la cerniera 72 comprende almeno un cuscinetto o boccola di supporto 84 che avvolge almeno parzialmente il perno di collegamento 80 tra il supporto 32 e il piede di attacco 56, detto perno di collegamento 80 definendo l’asse di cerniera H-H.
Secondo una forma di realizzazione, la cerniera 72 comprende un perno di collegamento 80 e una coppia di protuberanze 88 disposte da parti opposte rispetto ad una porzione intermedia 92 di detto perno di collegamento 80 lungo l’asse di cerniera H-H; in questo modo le protuberanze 88 accolgono opposte estremità assiali 96 del perno di collegamento 80; in altre parole ancora la porzione intermedia 92 del perno di collegamento 80 si trova a sbalzo tra le protuberanze 88 che alloggiano e sostengono le estremità assiali 96. Secondo una forma di realizzazione, tra ciascuna di dette protuberanze 88 e le rispettive estremità assiali 96 del perno di collegamento 80 sono frapposti cuscinetti o boccole di supporto 84.
Secondo una possibile forma di realizzazione, detti cuscinetti di supporto 84 sono cuscinetti del tipo a rullini 100.
Secondo una forma di realizzazione, al supporto 32 à ̈ rigidamente fissata una staffa 104 che alloggia girevolmente una porzione del perno di rotazione 36 della ruota 20; a detta staffa 104 à ̈ associata una pinza di freno a disco 108 per l’associabile ruota 20. Ad esempio, la staffa 104 à ̈ compresa tra il supporto 32 e un mozzo 112 della ruota 20, lungo una direzione assiale parallela all’asse di rotazione della ruota X-X.
Preferibilmente, a detto mozzo 112 Ã ̈ fissato solidalmente in rotazione un disco freno 116; il mozzo 112 Ã ̈ a sua volta solidale in rotazione con la ruota 20 e comprende cuscinetti che supportano in rotazione, almeno parzialmente, il perno di rotazione 36 della ruota 20.
Il braccio oscillante 24 ha tipicamente una conformazione rettilinea tra la prima e la seconda estremità 26,28.
Secondo una forma di realizzazione, il braccio oscillante 24 presenta una concavità 120 rivolta verso il piede di attacco 56 del gruppo ammortizzatore 40, detta concavità 120 alloggiando almeno parzialmente il piede medesimo.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione, il braccio oscillante 24 à ̈ complessivamente conformato a †̃V’ in modo da presentare una concavità 120 rivolta verso il piede di attacco 56 del gruppo ammortizzatore 40, detta concavità 120 alloggiando almeno parzialmente il piede medesimo.
Secondo una possibile forma di realizzazione, il braccio oscillante 24 à ̈ conformato a †̃V’ in modo da presentare una concavità 120 rivolta verso il piede di attacco 56 del gruppo ammortizzatore 40; detta concavità 120 à ̈ conformata in modo da alloggiare almeno parzialmente il piede di attacco medesimo.
In questo modo à ̈ possibile utilizzare un braccio oscillante 24 avente dimensioni contenute, senza che questo possa interferire con gli ingombri del piede di attacco 56 munito della rispettiva cerniera 72.
Verrà ora descritto il funzionamento di una sospensione motociclistica in accordo con la presente invenzione. In particolare, la sospensione a braccio oscillante à ̈ in grado, in maniera nota, sia di sterzare la ruota 20, attraverso il meccanismo di sterzo 16 collegato al braccio di sterzo 12, sia di guidare gli scuotimento verticali della ruota 20 mediante il gruppo ammortizzatore 40 munito di molla 44 e di relativo ammortizzatore 48.
Il gruppo ammortizzatore 40, in condizioni teoriche, lavora in uno stato di pura compressione assiale, rispetto a detta direzione verticale Y-Y che congiunge la testa di attacco 52 con il piede di attacco 56; nel caso in cui a causa di sollecitazioni meccaniche e/o giochi tra gli accoppiamenti dei vari organi componenti la sospensione, vi sia una tendenza al disallineamento tra la testa e il piede di attacco 52,56, grazie ai mezzi di accoppiamento meccanico 70, la porzione del gruppo ammortizzatore comprendente il piede di attacco 56 à ̈ in grado di ruotare attorno al perno di collegamento 80 in modo da adattarsi a tali deformazioni/disallineamenti evitando così di avere eccessivi attriti e resistenze allo scorrimento del gruppo ammortizzatore 40. In altre parole la porzione di ammortizzatore 48 munita del piede di attacco 56, tipicamente il fodero 64, ruotando attorno ai mezzi di accoppiamento meccanico 70, riduce gli sforzi e migliora lo scorrimento del gruppo ammortizzatore. Pertanto lo stelo 68 incontrerà una minora resistenza allo scorrimento all’interno del fodero 64.
Al tempo stesso, i mezzi di accoppiamento meccanico 70, quali ad esempio la cerniera 72 o il perno di collegamento 80, impediscono qualsiasi rotazione del piede di attacco 56 attorno ad un asse di rotazione parallelo al perno di rotazione della ruota 20; ciò à ̈ dovuto al fatto che l’asse di cerniera H-H risulta contenuto in un piano perpendicolare all’asse di rotazione della ruota X-X. In questo modo i mezzi di accoppiamento meccanico 70 da un lato consentono adattamenti geometrici del piede di attacco 56 che favoriscono lo scorrimento del gruppo ammortizzatore 40, e dall’altro non inficiano in alcun modo la rigidezza del collegamento tra il piede 56 stesso e il supporto 32 affinché non vi siano mai rotazioni del piede parallele all’asse di rotazione della ruota X-X. In questo modo à ̈ anche possibile utilizzare la staffa 104 di supporto della pinza di freno a disco 108 senza che il funzionamento del gruppo ammortizzatore sia messo in crisi dalla coppia di reazione trasmessa al supporto 32 e al piede di attacco 56, dalla pinza medesima.
Come si può apprezzare da quanto descritto, la sospensione secondo l’invenzione consente di superare gli inconvenienti presentati nella tecnica nota.
In particolare, l’invenzione consente uno scorrimento sempre agevole del gruppo ammortizzatore. Infatti anche in caso di forti sollecitazioni e/o di giochi e disallineamenti, il gruppo ammortizzatore, grazie alla cerniera, à ̈ sempre in grado di adattarsi alla deformazione e/o al disallineamento in modo da assecondare gli spostamenti dei componenti del gruppo senza creare aumenti di attriti e relativi impuntamenti.
In altre parole, il gruppo ammortizzatore non si oppone alle deformazioni o disallineamenti ma li segue e li asseconda in modo da evitare impuntamenti nel moto di scorrimento rettilineo tra il fodero e lo stelo del gruppo ammortizzatore.
Nel caso in cui il piede del gruppo ammortizzatore sia fissato ad una staffa che supporta anche un freno del motociclo, la coppia trasmessa da detto freno viene supportata dai mezzi di accoppiamento meccanico senza imporre alcuna rotazione ai mezzi medesimi, dal momento che l’asse di cerniera dei mezzi di accoppiamento meccanico risulta contenuto in un piano perpendicolare all’asse di rotazione della ruota.
Pertanto la presenza del perno in corrispondenza del piede del gruppo ammortizzatore non inficia in alcun modo il funzionamento del freno ma si limita ad assecondare le deformazioni e disallineamenti tra il fodero e lo stelo in modo da garantire sempre la massima scorrevolezza possibile del gruppo ammortizzatore.
Infine la soluzione della presente invenzione consente di facilitare il montaggio della sospensione, in fabbrica e in manutenzione, in quanto il sistema compensa automaticamente eventuali disallineamenti aumentando di fatto le tolleranze di allineamento.
Un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti alle sospensioni sopra descritte, tutte peraltro contenute nell’ambito dell’invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (14)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sospensione motociclistica (4) comprendente - una forcella (8) avente un braccio di sterzo (12) collegabile meccanicamente ad un meccanismo di sterzo (16) di un motociclo, - un braccio oscillante (24) avente una prima estremità (26) in corrispondenza della quale si snoda su detto braccio di sterzo (12), e una seconda estremità (28) in corrispondenza della quale si connette ad un supporto (32) che alloggia girevolmente un perno di rotazione (36) di un’associabile ruota (20), il perno di rotazione (36) definendo un asse di rotazione (X-X) per la ruota (20), - un gruppo ammortizzatore (40) comprendente una molla (44) ed un ammortizzatore (48), il gruppo estendendosi da una testa di attacco (52), in corrispondenza della quale à ̈ connesso meccanicamente al braccio di sterzo (12), ad un piede di attacco (56), in corrispondenza del quale à ̈ connesso meccanicamente a detto supporto (32), caratterizzata dal fatto che il gruppo ammortizzatore (40), in corrispondenza di detto piede di attacco (56), si connette al supporto (32) mediante l’interposizione di mezzi di accoppiamento meccanico (70) che definiscono un asse di cerniera (H-H) contenuto in un piano perpendicolare all’asse di rotazione della ruota (X-X), in modo da fissare il piede di attacco (56) al supporto (32) e da consentire una rotazione relativa del piede di attacco (56) rispetto al supporto (32), attorno a detto asse di cerniera (H-H).
  2. 2. Sospensione (4) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di accoppiamento meccanico (70) comprendono un giunto elastico adatto a consentire una rotazione relativa del piede di attacco (56) rispetto al supporto (32), attorno a detto asse di cerniera (H-H).
  3. 3. Sospensione (4) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi di accoppiamento meccanico comprendono una cerniera (72) avente un asse di cerniera (H-H) che risulta contenuto in un piano perpendicolare all’asse di rotazione della ruota (X-X)
  4. 4. Sospensione (4) secondo la rivendicazione 3, in cui detta cerniera (72) comprende una boccola di tipo silent-block (76) che avvolge almeno parzialmente un perno di collegamento (80) tra il supporto (32) e il piede di attacco (56), detto perno di collegamento (80) definendo l’asse di cerniera (H-H).
  5. 5. Sospensione (4) secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detta cerniera (72) comprende almeno un cuscinetto o boccola di supporto (84) che avvolge almeno parzialmente un perno di collegamento (80) tra il supporto (32) e il piede di attacco (56), detto perno di collegamento (80) definendo l’asse di cerniera (H-H).
  6. 6. Sospensione (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cerniera (72) comprende un perno di collegamento (80) e una coppia di protuberanze (88) disposte da parti opposte rispetto ad una porzione intermedia (92) di detto perno di collegamento (80), le protuberanze (88) accogliendo opposte estremità assiali (96) del perno di collegamento (80).
  7. 7. Sospensione (4) secondo la rivendicazione 6, in cui tra ciascuna di dette protuberanze (88) e le rispettive estremità assiali (96) del perno (80) sono frapposti cuscinetti o boccole di supporto (84).
  8. 8. Sospensione (4) secondo la rivendicazione 7, in cui detti cuscinetti di supporto (84) sono del tipo a rullini.
  9. 9. Sospensione (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui a detto supporto (32) à ̈ rigidamente fissata una staffa (104) che alloggia girevolmente una porzione del perno di rotazione (36) della ruota (20), a detta staffa (104) essendo associata una pinza di freno a disco (108) per l’associabile ruota (20).
  10. 10. Sospensione (4) secondo la rivendicazione 9, in cui detta staffa (104) à ̈ compresa tra il supporto (32) e un mozzo (112) della ruota (20), lungo una direzione assiale parallela all’asse di rotazione della ruota (X-X).
  11. 11. Sospensione (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la testa di attacco (52) à ̈ fissata al braccio di sterzo (12) mediante l’interposizione di una boccola elastica (60).
  12. 12. Sospensione (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il braccio oscillante (24) presenta una concavità (120) rivolta verso il piede di attacco (56) del gruppo ammortizzatore (40), detta concavità (120) alloggiando almeno parzialmente il piede medesimo.
  13. 13. Sospensione (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il braccio oscillante (24) à ̈ complessivamente conformato a †̃V’ in modo da presentare una concavità (120) rivolta verso il piede di attacco (56) del gruppo ammortizzatore (40), detta concavità (120) alloggiando almeno parzialmente il piede medesimo.
  14. 14. Sospensione (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto gruppo ammortizzatore (40) comprende un ammortizzatore (48) avente un fodero (64) e uno stelo (68) alloggiato e scorrevole, almeno parzialmente, all’interno di detto fodero (64), detto fodero (64) comprendendo il piede di attacco (56).
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