ITRE20130008A1 - Sistema di sterzatura per veicoli - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“SISTEMA DI STERZATURA PER VEICOLI â€

CAMPO TECNICO

La presente invenzione riguarda un sistema di sterzatura per veicoli, in particolare un sistema di sterzo dotato di un volante ed un pannello di controllo disposto sul volante.

TECNICA PREESISTENTE

Come à ̈ noto i sistemi di sterzatura per veicoli comprendono generalmente un volante atto ad azionare in rotazione un piantone di sterzo, il quale, a sua volta – a seguito della rotazione imposta al volante – à ̈ atto impartire la sterzatura delle ruote del veicolo.

Generalmente, in particolare nelle veicoli pesanti, come i trattori agricoli, si utilizza un dispositivo di idroguida od orbitrol, ovvero un tipo di servosterzo che facilita la sterzata del veicolo per rendere più “morbida†la manovra di sterzo.

In pratica l’orbitrol à ̈ una pompa idraulica (che funziona ad olio) che non richiede alcun collegamento meccanico tra il volante e l'asse sterzante ed à ̈ collegata alla base del piantone di sterzo azionato dal volante.

Il veicolo, inoltre, comprende un pannello di controllo che nella maggior parte dei casi à ̈ disposto nel cruscotto che sostiene il volante ed à ̈ posto posteriormente al volante stesso in posizione fissa. Si riscontra, specie nei veicoli pesanti di cui sopra che, a causa delle perdite, dei trafilamenti di olio etc... che inevitabilmente subisce l’orbitrol, la posizione delle razze del volante non à ̈ mai definita e fissa rispetto alla posizione di riferimento che dovrebbero avere da progetto.

In pratica si verifica che se in una prima fase, con le ruote del veicolo diritte, le razze del volante si trovano in una prima posizione di riferimento, a seguito dell’utilizzo del sistema di sterzatura quando si ritorna a posizionare le ruote del veicolo diritte, le razze del volante si trovano orientate diversamente rispetto alla prima posizione di riferimento, di una quantità non prevedibile e variabile a seconda delle perdite fluidodinamiche dell’orbitrol.

In tale situazione, quindi, si riscontra che le razze del volante, proprio a causa dell’incertezza ed indeterminatezza della loro posizione, non permettono una facile visualizzazione del pannello di controllo, ad esempio dotato di strumenti di visualizzazione dello stato di funzionamento del veicolo e/o di un quadro strumenti di comando quando questo à ̈ posizionato dietro al volante.

Per tentare di ovviare a tali inconvenienti sono noti volanti sulla cui porzione anteriore à ̈ fissato il pannello di controllo, tale disposizione infatti aumenta notevolmente la visibilità del pannello di controllo.

Tale soluzione risulta particolarmente adatta in veicoli da competizione, in cui il rapporto di demoltiplicazione dello sterzo à ̈ particolarmente ridotto e il volante non à ̈ atto a compiere rotazioni complete o angoli di rotazione particolarmente elevati.

Si riscontra infatti che in veicoli tradizionali come le automobili e, a maggior ragione, i veicoli pesanti, tali volanti dotati di pannello di controllo non migliorano affatto la visibilità del pannello di controllo, in quanto esso ruota solidalmente con il volante e si trova anche in posizione capovolta o, comunque, durante l’utilizzo varia la sua posizione in modo irregolare come descritto sopra a causa dei trafilamenti e le perdite che intervengono nell’orbitrol.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota, nell’ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.

Tali scopi sono raggiunti dalle caratteristiche dell’invenzione riportate nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell’invenzione.

<ESPOSIZIONE DELL’INVENZIONE>

L’invenzione, particolarmente, rende disponibile un sistema di sterzatura per veicoli che comprende un piantone di sterzo atto a comandare la sterzatura di un veicolo a seguito di una rotazione imposta da un volante e almeno un pannello di controllo delle funzioni del veicolo posto sul volante; secondo l’invenzione il volante à ̈ associato in rotazione rispetto al pannello di controllo.

In pratica, il pannello di controllo à ̈ associato al volante in modo che nessun elemento strutturale del volante sia sovrapposto al pannello di supporto, ovvero si interponga tra il pannello di controllo e il guidatore del veicolo.

Grazie a tale soluzione, il pannello di controllo à ̈ posto anteriormente al volante con conseguente migliore visibilità rispetto ai pannelli di controllo di tipo tradizionale, ovvero incassati nel cruscotto posteriormente al volante.

Inoltre grazie a tale soluzione, il volante può ruotare rispetto al pannello di controllo, il quale rimane fisso rispetto al cruscotto/abitacolo del veicolo e migliorando notevolmente la sua visibilità e fruibilità anche durante le operazioni di sterzatura.

Un aspetto dell’invenzione, inoltre, prevede che il piantone di sterzo sia inserito girevolmente all’interno di un carter tubolare a cui à ̈ vincolato solidalmente detto pannello di controllo.

Grazie a tale soluzione, il carter tubolare – che à ̈ solidale in rotazione (almeno rispetto al proprio asse longitudinale) all’abitacolo/cruscotto del veicolo – sostiene direttamente il pannello di controllo in posizione fissa, mentre il volante à ̈ libero di essere azionato in rotazione per comandare la rotazione alle ruote del veicolo.

Vantaggiosamente, il sistema di sterzatura comprende mezzi di trasmissione del moto rotatorio del volante in moto rotatorio del piantone di sterzo.

In questo modo à ̈ possibile predefinire a seconda delle esigenze il rapporto di trasmissione ottimale tra il volante e il piantone di sterzo.

In particolare, i mezzi di trasmissione comprendono una corona dentata internamente fissata a detto volante e atta ad ingranare con una corona dentata esternamente calettata sul piantone di sterzo.

In questo modo, essendo il rapporto di trasmissione necessariamente minore di 1, à ̈ possibile definire un rapporto di trasmissione moltiplicante tra il volante e il piantone di sterzo, che consente di adottare orbitrol di cilindrata minore rispetto a quelli normalmente utilizzati, a parità di portata d’olio, con conseguente riduzione degli ingombri nel veicolo e risparmi economici e di impianto.

Un aspetto ancora dell’invenzione prevede che la corona dentata internamente e la corona dentata esternamente siano girevolmente associate a detto carter tubolare.

Vantaggiosamente, la corona dentata esternamente e detta corona dentata internamente sono eccentriche.

In questo modo, le due corone dentate ad asse di rotazione fissa rispetto al carter tubolare e in cui la corona dentata esternamente presenta un raggio minore della corona dentata internamente, definiscono un’intercapedine contrapposta alla zona di ingranamento atta a porre in comunicazione la zona sottostante alle corone dentate stesse con una zona posta superiormente ad esse.

Preferibilmente, il carter tubolare comprende un canale passacavi atto ad essere interposto tra detta corona dentata esternamente e detta corona dentata internamente, ad esempio infilato con gioco nella detta intercapedine.

In questo modo à ̈ possibile agevolmente cablare il pannello di con trollo in zone nascoste del cruscotto.

Un aspetto dell’invenzione à ̈, inoltre, che il piantone di sterzo comprende una prima porzione inferiore e una seconda porzione superiore unite tra loro mediante un giunto cardanico.

Inoltre, il carter tubolare comprende un primo tratto e un secondo tratto superiore tra loro incernierati, detta prima porzione inferiore essendo girevolmente inserito all’interno del primo tratto inferiore e detta seconda porzione superiore essendo girevolmente inserito all’interno della seconda porzione superiore.

In tal modo, à ̈ possibile rendere orientabile il sistema di sterzo all’interno del veicolo, in modo da potersi adattare all’altezza o alle esigenze del conducente.

In aggiunta o in alternativa, agli stessi scopi sopraenunciati, il piantone di sterzo, ovvero almeno una tra la prima porzione inferiore e la seconda porzione superiore, Ã ̈ di tipo telescopico.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.

La figura 1 à ̈ una vista assonometrica frontale di un sistema di sterzatura secondo l’invenzione.

La figura 2 Ã ̈ una vista assonometrica da sinistra del sistema di sterzatura di figura 1.

La figura 3 Ã ̈ una vista laterale del sistema di sterzatura di figura 1.

La figura 4 una vista in parziale esploso di un particolare di figura 1.

La figura 5 Ã ̈ una vista in sezione longitudinale del sistema di sterzatura lungo la traccia di sezione V-V di figura 3.

La figura 6 Ã ̈ un ingrandimento di un particolare di figura 5.

La figura 7 Ã ̈ la vista di sezione lungo la traccia di sezione VII-VII di figura 6.

La figura 8 à ̈ una vista assonometrica di un piantone di sterzo di un sistema di sterzatura secondo l’invenzione.

<MODO MIGLIORE PER ATTUARE L’INVENZIONE>

Con particolare riferimento a tali figure, si à ̈ indicato globalmente con 10 un sistema di sterzatura per veicoli, particolarmente ma non limitatamente, un sistema di sterzatura per veicoli pesanti, cosiddetti heavy duty quali, trattori agricoli, camion, bus, veicoli commerciali o macchine semoventi da lavoro o simili.

Il sistema di sterzatura 10 comprende un carter tubolare 20 internamente cavo, nel quale à ̈ infilato grirevolmente un piantone di sterzo 30 alla cui base à ̈ associata una scatola dello sterzo, ad esempio un orbitrol 40.

Il carter tubolare 20 comprende un primo tratto inferiore 21 infilato in una apposita sede dell’abitacolo del veicolo, ad esempio al cruscotto dello stesso, ad esempio in modo da essere solidalmente fissato ad esso o accoppiato (come mostrato) ad esso mediante accoppiamenti prismatici in modo da scorrere lungo il suo asse longitudinale per essere regolato in altezza.

Il carter tubolare 20 comprende inoltre un secondo tratto superiore 22 vincolato al primo tratto inferiore 21, in modo da prolungare assialmente il primo tratto inferiore stesso, che à ̈ incernierato al primo tratto inferiore 21 stesso in modo da poter ruotare rispetto ad un perno di cerniera 23 ad asse orizzontale.

Inoltre, tra il primo tratto inferiore 21 e il secondo tratto superiore 22 à ̈ interposto un martinetto 24, il cui cilindro 241 à ̈ incernierato con asse di rotazione orizzontale parallelo all’asse del perno di cerniera 23 ad uno tra il primo tratto inferiore 21 e il secondo tratto superiore 22 (nell’esempio il secondo tratto superiore 22), e il cui stantuffo 242 à ̈ incernierato con asse di rotazione orizzontale parallelo all’asse del perno di cerniera 23 all’altro tra il secondo tratto inferiore 22 e il primo tratto superiore 21 (nell’esempio il primo tratto superiore 21).

Il piantone di sterzo 30, ad esempio, comprende una prima porzione inferiore 31, atta ad essere inserita nel primo tratto inferiore 21 del carter tubolare 20, e una seconda porzione superiore 32, atta ad essere alloggiata all’interno del secondo tratto superiore 22 del carter tubolare 20.

La prima porzione inferiore 31 e la seconda porzione superiore 32 sono tra loro associate mediante un giunto cardanico 33, il quale permette la trasmissione del moto di rotazione della seconda porzione superiore 32 alla prima porzione inferiore 31 rispetto ai rispettivi assi longitudinali, permettendo al contempo la rotazione, rispetto ad un asse orizzontale parallelo all’asse del perno di cerniera 23, della seconda porzione superiore 32 rispetto alla prima porzione inferiore 31.

Nell’esempio raffigurato la prima porzione inferiore 31 à ̈ di tipo telescopico, in pratica comprende un cannotto inferiore in cui à ̈ infilato scorrevolmente uno stelo superiore, complessivamente lo stelo superiore e il cannotto inferiore definiscono la detta prima porzione inferiore 31 del piantone di sterzo 30.

Non si esclude, tuttavia, che il carter tubolare 20 e/o il pignone di sterzo 20 siano singolarmente realizzati, rispettivamente, in pezzo unico o siano realizzati da più parti tra loro rispettivamente vincolate e solidali.

All’estremità superiore libera del carter tubolare 20, in particolare del secondo tratto superiore 22, à ̈ fissato un pannello di controllo 50 delle funzioni del veicolo, ad esempio dotato di un quadro strumenti provvisto di usuali strumenti di misura, schermi, pulsantiere, cursori di regolazione o altri dispositivi di monitoraggio e/o comando delle funzioni del veicolo.

In pratica, una piastra di fissaggio 51, ad esempio circolare, Ã ̈ fissata superiormente al secondo tratto superiore 22, in corrispondenza del bordo superiore dello stesso, ad esempio mediante viti di fissaggio 52, in modo da occludere superiormente il secondo tratto superiore stesso.

La piastra di fissaggio 51, a sua volta, comprende fori di centraggio atti a consentire il fissaggio del corpo scatolare del pannello di controllo 50, ad esempio mediante ulteriori viti 53, alla faccia superiore della piastra di fissaggio 51, ovvero alla faccia della piastra di fissaggio 51 contrapposta alla faccia che occlude il secondo tratto superiore 22.

Vantaggiosamente, l’estremità libera della seconda porzione superiore 32 del piantone di sterzo 30 à ̈ infilata in una sede cilindrica 54 realizzata nella piastra di fissaggio 51, ad esempio in posizione eccentrica rispetto ad essa, mediante interposizione di una boccola autolubrificante 55 che consente la rotazione, sostanzialmente senza strisciamenti, del piantone di sterzo 30 rispetto alla piastra di fissaggio 51 e quindi rispetto al pannello di controllo 50.

Il sistema di sterzatura 10 comprende, poi, un volante 60 il quale à ̈ atto a comandare la rotazione del piantone di sterzo 30, come meglio apparirà nel seguito.

In pratica il volante 60 comprende un corpo toroidale 61 impugnabile da un utilizzatore, il quale à ̈ fissato ad una concentrica corona torica 62 di diametro inferiore mediante una o più razze 63 (nell’esempio in numero di 3 radiali ed equidistanti).

La corona torica 62 definisce un sede anteriore 64, ad esempio cilindrica e cieca, la quale à ̈ atta ad alloggiare sostanzialmente a misura, sebbene con gioco sia assiale che radiale, il pannello di controllo 50 (unito alla piastra di fissaggio 51).

Particolarmente, agli scopi della presente invenzione, il volante 60 à ̈ girevolmente accoppiato al pannello di controllo 50, rispetto ad un asse sostanzialmente parallelo (e coincidente) all’asse del volante stesso.

Il pannello di controllo 50 risulta dunque centrato all’interno del volante 60 (all’interno della sede anteriore 64 dello stesso), ad esempio posto concentricamente rispetto al corpo toroidale 61.

Il corpo toroidale 61 del volante 60 circonda esternamente il pannello di controllo 50, ad esempio parzialmente incassandolo qualora il volante 60 nel suo complesso presenti un forma sostanzialmente svasata, e si unisce alla corona torica 62 mediante le razze 63, le quali sono poste esternamente al e/o al di sotto del pannello di controllo 50 e mai anteriormente ad esso, lasciandone sempre completamente libera la visuale.

In pratica, il volante 60 à ̈ girevolmente accoppiato al secondo tratto superiore 22 del carter tubolare 20 rispetto ad un asse parallelo all’asse dello stesso secondo tratto superiore ed à ̈ ad esso vincolato in traslazione.

Alla corona torica 62 Ã ̈ inferiormente fissata, ad esempio mediante opportune viti di serraggio, una boccola 65 cilindrica atta ad essere infilata, con gioco radiale, sul secondo tratto superiore 22 del corpo tubolare 20 e da esso sostenuta mediante opportune mensole di appoggio ricavate sul secondo tratto superiore 22 stesso.

Nell’esempio raffigurato il secondo tratto superiore 22 comprende due mensole anulari, di cui una superiore e una inferiore, atte a sostenere un rispettivo organo volvente atto ad esse interposto tra la boccola 65 il secondo tratto superiore 22 in modo da vincolare in traslazione gli stessi permettendo la rotazione della boccola 65 rispetto all’asse del secondo tratto superiore 22.

In pratica, sulla mensola inferiore appoggia un cuscinetto a rullini 66 e sulla mensola superiore appoggia l’anello interno di un cuscinetto a sfere 67, il cui anello esterno à ̈ fissato (ad esempio per interferenza) all’interno della boccola 65.

Il volante 60, mediante la boccola 65, Ã ̈ atto a comandare la rotazione del piantone di sterzo 30 mediante mezzi di trasmissione del moto rotatorio del volante 60 in moto rotatorio del piantone di sterzo 30 rispetto al rispettivo asse longitudinale.

In pratica, la boccola 65 comprende una porzione interna cilindrica presentante una dentatura interna 68, una cui porzione à ̈ atta ad ingranare con una ruota dentata esternamente 35 calettata sul piantone di sterzo 30 e in particolare sulla seconda porzione superiore 32, in una zona intermedia della stessa.

La ruota dentata esternamente 35 presenta un raggio minore rispetto al raggio interno della boccola 65 (e, corrispondentemente, un minor numero di denti).

In pratica, il rapporto di trasmissione tra la boccola 65 e la ruota dentata esternamente 35 à ̈, in moltiplica di velocità, ovvero minore di 1 e preferibilmente pari ad almeno 0,8.

Inoltre, essendo la boccola 65 associata eccentricamente rispetto alla ruota dentata esternamente 35, rimane definita un’intercapedine 26 tra la dentatura interna 68 e la ruota dentata esternamente 35 stessa, posta dalla parte opposta della porzione di ruota dentata esternamente 35 che ingrana con la dentatura interna 68.

In pratica, l’intercapedine 26 à ̈ atta a porre assialmente in comunicazione una camera superiore 27 del secondo tratto superiore 22, definita internamente ad esso ed interposta assialmente tra la ruota dentata esternamente 35 e la piastra di fissaggio 51, con una camera inferiore 28.

La piastra di fissaggio 51, ad esempio, comprende un foro passante 56, ad esempio sostanzialmente allineato in pianta all’intercapedine 26, atto a porre in comunicazione il pannello di controllo 50 con la detta camera superiore 35.

Il secondo tratto superiore 22 comprende almeno un canale passacavi 29 definito internamente al secondo tratto superiore 22, ad esempio le cui pareti si derivano direttamente dalle pareti interne dello stesso secondo tratto superiore 22, e comunicante con l’esterno del secondo tratto superiore 22 mediante una apertura realizzata sulla parete del secondo tratto superiore stesso.

Il canale passacavi 29 à ̈ atto ad essere inserito assialmente all’interno dell’intercapedine 26 ed à ̈ atto a porre in comunicazione la camera superiore 27 con la camera inferiore 28 per il passaggio di cavi di alimentazione elettrica, o cavi di telecomunicazione o altri cablaggi simili, atti a collegare il pannello di controllo 50 alla centralina di controllo del veicolo o altro sistema di comando del pannello di controllo 50 come noto al tecnico del settore e posto a bordo del veicolo.

Il secondo tratto superiore 22 comprende un cannotto interno 220 il quale à ̈ atto ad essere infilato coassialmente sulla porzione interme dia della seconda porzione superiore 32 del piantone di sterzo 30 -interposto assialmente tra la ruota dentata esternamente 35 e il giunto cardanico 33 - mediante interposizione di una boccola di centraggio 221 e/o una ralla autolubrificante 222.

Il cannotto interno 220, particolarmente, si deriva inferiormente da una mensola anulare interna fissata alla parete interna del secondo tratto superiore 22 e posta inferiormente alla ruota dentata esternamente 35.

Tra la ruota dentata esternamente 35 e la mensola anulare interna essendo interposta una ulteriore ralla autolubrificante 223.

Alla luce di quanto sopra descritto, il funzionamento del sistema di sterzatura 10 Ã ̈ il seguente.

Per operare in sterzatura le ruote del veicolo à ̈ sufficiente azionare in rotazione rispetto al suo asse il volante 60 impugnando il corpo toroidale 61.

La rotazione del volante 60 Ã ̈ tale da trascinare in rotazione la boccola 65, la quale per mezzo della dentatura interna 68 trascina in rotazione la ruota dentata esternamente 35 e quindi il piantone di sterzo 30, con il rapporto di moltiplica desiderato.

Il piantone di sterzo 30 quindi azionerà l’orbitrol 40 che comanderà la sterzatura delle ruote del veicolo, come noto al tecnico del ramo. Quando si aziona in rotazione il volante 60, esso ruota attorno al pannello di controllo 50, il quale rimane fisso rispetto al cruscotto del veicolo e posto in posizione anteriore rispetto al volante stesso e quindi perfettamente visibile e manipolabile.

Il volante 60, con il pannello di controllo 50, à ̈ inoltre orientabile all’interno dell’abitacolo del veicolo mediante il perno di cerniera 23 e il giunto cardanico 33 che permettono l’inclinazione (in contrasto alla forza resistente del martinetto 24), rispetto ad un asse di rotazione orizzontale e posto di norma parallelo all’assale delle ruote del veicolo.

L’invenzione così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di sterzatura (10) per veicoli che comprende un piantone di sterzo (30) atto a comandare la sterzatura di un veicolo a seguito di una rotazione imposta da un volante (60) e almeno un pannello di controllo (50) delle funzioni del veicolo posto sul volante (60), caratterizzato dal fatto che il volante (60) Ã ̈ associato in rotazione rispetto al pannello di controllo (50).
2. 2. Sistema (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detto piantone di sterzo (30) à ̈ inserito girevolmente all’interno di un carter tubolare (20) a cui à ̈ fissato detto pannello di controllo (50).
3. 3. Sistema (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di trasmissione (68,30) del moto rotatorio del volante (60) in moto rotatorio del piantone di sterzo (20).
4. 4. Sistema (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasmissione comprendono una corona dentata internamente (68) fissata a detto volante (60) e atta ad ingranare con una corona dentata esternamente (35) calettata sul piantone di sterzo (30).
5. 5. Sistema (10) secondo la rivendicazione 4, in cui detta corona dentata esternamente (68) e detta corona dentata internamente (35) sono eccentriche.
6. 6. Sistema (10) secondo la rivendicazione 2 e 4, in cui detta corona dentata internamente (68) e detta corona dentata esternamente (35) sono girevolmente associate a detto carter tubolare (20).
7. 7. Sistema (10) secondo le rivendicazioni 2 e 4 , in cui detto car ter tubolare (20) comprende un canale passacavi (29) atto ad essere interposto tra detta corona dentata esternamente (35) e detta corona dentata internamente (68).
8. 8. Sistema (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detto piantone di sterzo (30) comprende una prima porzione inferiore (31) e una seconda porzione superiore (32) unite tra loro mediante un giunto cardanico (33).
9. 9. Sistema (10) secondo la rivendicazione 1, in cui almeno una tra detta prima porzione inferiore (31) e detta seconda porzione superiore (32) Ã ̈ di tipo telescopico.
10. 10. Sistema (10) secondo la rivendicazione 2 e 8, in cui detto carter tubolare (20) comprende un primo tratto inferiore (21) e un secondo tratto superiore (22) tra loro incernierati, detta prima porzione inferiore (31) essendo girevolmente inserita all’interno del primo tratto inferiore (21) e detta seconda porzione superiore (32) essendo girevolmente inserita all’interno del secondo tratto superiore (22).