ITTO20080665A1 - Ruota elastica perfezionata per un veicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“RUOTA ELASTICA PERFEZIONATA PER UN VEICOLO”

La presente invenzione è relativa a una ruota elastica perfezionata per un veicolo, particolarmente ma non esclusivamente per un veicolo per l’esplorazione di superficie di corpi celesti.

Una ruota elastica comprende un cerchio girevole attorno a un asse e mezzi elastici, ad esempio una pluralità di lamine opportunamente sagomate, collegate al cerchio e aventi una cedevolezza calibrata in direzione radiale.

Una ruota elastica non comprende pertanto una camera atta ad essere gonfiata e i mezzi elastici sono realizzati di un materiale rigido, ad esempio metallico, e sono progettati per avere uno spessore e una forma adatti ad ottenere la deformabilità desiderata.

I veicoli per l’esplorazione di superficie di un pianeta devono affrontare terreni altamente accidentati e viene richiesta una elevata capacità di assorbire le irregolarità. Essi operano inoltre in un ambiente caratterizzato da bassa o nulla pressione atmosferica, elevatissime radiazioni e forti gradienti termici.

Inoltre è preferibile che la ruota elastica possieda una rigidezza trasversale e una rigidezza di deriva elevate. L’una consente di ridurre lo spostamento laterale del telaio del veicolo in seguito a forze esterne come quelle generate dall’accelerazione centrifuga o dall’accelerazione di gravità nel caso di strada inclinata; l’altra genera in curva un’elevata forza di deriva per piccoli angoli di deriva e riduce la resistenza di rotolamento durante la curva.

In aggiunta, sono in corso i preparativi per le prime missioni spaziali finanziate da enti privati. Anche nel settore spaziale diviene così preferibile ridurre i costi di produzione dei dispositivi impiegati durante le missioni.

Le ruote pneumatiche non soddisfano appieno le esigenze precedentemente elencate.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare una ruota elastica atta a soddisfare le predette esigenze.

Lo scopo della presente invenzione viene raggiunto da una ruota elastica secondo la rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, essa verrà ulteriormente descritta con riferimento alle figure allegate, in particolare:

- la figura 1 è una sezione assiale di una ruota elastica secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista in pianta di un componente della ruota elastica di figura 1; e

- la figura 3 è una sezione assiale di una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.

In figura 1 è raffigurata con 1, nel suo insieme, una ruota elastica comprendente un cerchio 2 girevole attorno ad un asse A e una corona elastica 3 collegata al cerchio e cedevole in direzione radiale. Il cerchio 2 è supportato radialmente su un perno 4 fisso coassiale all’asse A tramite una coppia di cuscinetti 5 a contatti obliqui. Alternativamente i cuscinetti possono anche essere a gole profonde, rulli conici, oppure è possibile prevedere l’impiego di bronzine.

In particolare, il cerchio 2 delimita perifericamente in direzione radiale e lateralmente in direzione assiale una cavità 6 che alloggia una porzione di estremità del perno 4. La cavità 6 così ottenuta può alloggiare un motore elettrico interposto assialmente fra i cuscinetti 5, ad esempio un motore elettrico a magneti permanenti in cui lo statore è collegato al perno 4 e il rotore al cerchio 2. Il motore posto all’interno della ruota potrebbe essere dotato, ove necessario, di un riduttore a ruote dentate o di altro tipo.

In maggiore dettaglio, il cerchio 2 comprende un primo e un secondo elemento 7, 8 collegati ad esempio tramite bulloni per definire la cavità 6.

L’elemento 7 comprende, preferibilmente in un unico corpo, una parete tubolare 9 definente una sede per uno dei cuscinetti 5 ed alloggiante radialmente una porzione del perno 4, una parete 10 uscente radialmente dalla parete tubolare 9 e delimitante lateralmente la cavità 6, e una parete cilindrica 11 estendentesi assialmente da un bordo periferico della parete 10.

L’elemento 8 comprende un disco 12 coassiale all’asse A, una parete tubolare 13 uscente dalla periferia del disco 12 e definente la sede dell’altro cuscinetto 5 e una parete 14 uscente radialmente dalla parete tubolare 13 e collegata alla parete cilindrica 11 per delimitare lateralmente la cavità 6 da parte assiale opposta della parete 10.

In figura 2 è illustrata in pianta una corona elastica 3 svolta in piano. La corona elastica 3 comprende una cintura 15 preferibilmente rettilinea e una prima e una seconda pluralità di bracci 16, 17 contrapposti rispetto alla cintura 15 e uscenti in direzione trasversale a quest’ultima.

Ad esempio, i bracci 16, 17 sono rettilinei e perpendicolari alla cintura 15.

Secondo una forma preferita di attuazione, la corona elastica 3 viene realizzata per tranciatura a partire da una lastra metallica piana.

La corona elastica 3 come illustrata in figura 2 viene montata sul cerchio 2 come segue.

Dapprima i lembi 18, 19 sono collegati rigidamente fra loro, ad esempio tramite rivettatura, saldatura o altro tipo di collegamento permanente o smontabile, in modo che il raggio di curvatura sia costante e poi i bracci 16, 17 sono piegati lungo rispettivi piani assiali per definire una superficie toroidale.

Ciascun braccio 16, 17 comprende poi una porzione libera di estremità 25 che viene fissata al cerchio 2 in prossimità delle pareti tubolari 9 e 13 rispettivamente. In particolare, il cerchio 2 comprende una coppia di anelli 20, 21 che serrano le porzioni di estremità 25 rispettivamente sugli elementi 7 e 8.

In particolare, sia la parete 10 che la parete 14 comprendono un rilievo anulare 22 uscente assialmente e definente una superficie inclinata 23 convergente verso l’asse A e ciascun anello 20, 21 definisce una superficie inclinata 24 che riproduce in positivo la sagoma della superficie inclinata 23.

In maggiore dettaglio, entrambe le superfici inclinate 23 convergono verso l’asse A in modo che i bracci 16, 17 abbiano una concavità rivolta verso il cerchio 2 all’interno del volume delimitato dalla cintura elastica 3 e le porzioni di estremità 25 sono strette fra le superfici inclinate 23, 24.

In figura 3 è illustrata una ruota elastica 40 secondo un’ulteriore forma di attuazione della presenta invenzione per la descrizione della quale elementi funzionalmente uguali a quelli precedentemente descritti saranno indicati con i numeri di riferimento già impiegati in precedenza.

In particolare, i cuscinetti 5 sono fissati sul perno 4 tramite un anello elastico 41 e una ghiera 42. Il cuscinetto interno 5 è mantenuto in posizione assiale fissa tramite l’anello elastico 41 e uno spallamento del perno 4, il cuscinetto esterno 5 ha una posizione assiale variabile ed è stretto assialmente dalla ghiera 42 in modo che, tramite il cerchio 2, sia possibile tarare il precarico dei cuscinetti stessi.

Gli elementi 7 e 8 del cerchio 2 definiscono rispettive sedi per gli anelli esterni dei cuscinetti 5 e le rispettive pareti 10, 14 sono inclinate e convergono in punti situati da parti opposte rispetto ad un piano pi perpendicolare all’asse A e lungo il quale gli elementi 7, 8 sono a contatto.

Il cerchio 2 comprende inoltre una porzione anulare 43 uscente radialmente verso la cintura 15 e presentante una superficie cilindrica 44 coassiale all’asse A. In uso, la superficie cilindrica 44 definisce un arresto per limitare la deformazione radiale della corona elastica 3.

La corona elastica 3 presenta una sezione trasversale differente rispetto a quella della ruota elastica 1. In particolare, la cintura 15 è cilindrica e ciascun braccio 16, 17 presenta almeno due raggi di curvatura aventi segno opposto. Preferibilmente, uno dei due raggi di curvatura è inferiore all’altro e un tratto 45 avente il raggio di curvatura inferiore è interposto fra un tratto 46 avente il raggio di curvatura maggiore e la cintura 15. Ad esempio, il tratto 45 presenta una concavità rivolta verso la porzione anulare 43 e il tratto 46 presenta una concavità opposta alla porzione anulare 43. In altre parole, le concavità dei tratti 46 di due bracci 16, 17 allineati sono affacciate fra loro mentre le concavità dei tratti 47 dei bracci sono contrapposte.

La corona elastica 3 è fissata agli elementi 7, 8 tramite due coppie di anelli 47, 48 e 49, 50 che cooperano con i bracci 16, 17 rispettivamente.

In particolare l’anello 47 è collegato rigidamente all’elemento 7 e definisce uno spallamento per il cuscinetto interno 5. L’anello 47 definisce inoltre una superficie sagomata 51 che riproduce il profilo della porzione libera di estremità 25. L’anello 48 presenta una superficie che riproduce in positivo la superficie sagomata 51 e serra le porzioni 25 sull’anello 47.

Gli anelli 49 e 50 sono configurati in modo identico a quanto descritto per gli anelli 47, 48.

Da quanto descritto con riferimento alle figure allegate, risultano evidenti i vantaggi della ruota elastica realizzata secondo la presente invenzione.

I bracci flessibili 16 e 17 e la cintura 15 continua in direzione circonferenziale definiscono una configurazione avente una elevata rigidezza sia trasversale che di deriva poiché tutti i bracci 16, 17 sono collegati fra loro e sono disposti sostanzialmente in direzione trasversale rispetto alla cintura 15.

Inoltre, nel caso di impiego sulla Luna o satelliti di altri pianeti, è possibile ottenere tramite la configurazione della ruota elastica secondo la rivendicazione 1 anche una rigidezza radiale particolarmente bassa per assicurare il necessario schiacciamento in presenza di bassa gravità superficiale.

La configurazione è semplice e poco costosa in vista del fatto che la corona elastica 3 può essere realizzata in un unico pezzo tramite una operazione di tranciatura e, in alcune forme di realizzazione, non richiede alcuna operazione di deformazione plastica prima del fissaggio sul cerchio 2.

Risulta infine chiaro che alla presente invenzione possono essere apportate modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela definito dalle rivendicazioni allegate.

La cintura 15 può contattare direttamente il terreno oppure essere ricoperta da uno o più strati di un materiale adatto a percorrere la superficie sulla quale il veicolo è destinato a muoversi.

Il motore montato all’interno della cavità 6 può anche essere di altro tipo, ad esempio fluidico.

E’ possibile prevedere di ricoprire la ruota 1, 40 o solo la corona elastica 3 tramite uno strato per evitare l’ingresso di corpi estranei. Lo strato può essere realizzato di materiale tessile, ad esempio di materiale sintetico o metallico.

La corona elastica 3 può essere fissata al cerchio anche tramite altri metodi di fissaggio, ad esempio per chiodatura o saldatura.

La ruota 1, 40 può essere impiegata anche a bordo di veicoli terrestri, ad esempio macchine agricole, robot mobili e sistemi di movimentazione industriale.

La corona elastica 3 può essere realizzata anche di un materiale polimerico oppure composito.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Ruota elastica comprendente un cerchio (2) atto ad essere girevole attorno ad un asse (A) e mezzi elastici (3) comprendenti una pluralità di bracci flessibili (16; 17) collegati rigidamente al detto cerchio (2), caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elastici (3) comprendono una cintura (15) continua lungo una direzione circonferenziale e dal fatto che i detti bracci flessibili (16; 17) sono trasversali rispetto alla detta cintura (15).
2. 2. Ruota elastica seconda la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere una seconda pluralità di bracci flessibili (17; 16) disposti da parte opposta della detta prima pluralità di bracci flessibili (16; 17) rispetto alla detta cintura (15).
3. 3. Ruota elastica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi elastici (3) sono ottenuti per tranciatura a partire da una lastra piana.
4. 4. Ruota secondo le rivendicazioni 3 e 4, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi elastici (3) non presentano porzioni di deformazione plastica.
5. 5. Ruota secondo una delle rivendicazioni dalla 1 alla 3, caratterizzata dal fatto che almeno una parte dei bracci flessibili della detta prima pluralità di bracci flessibili (16; 17) presenta un primo e un secondo raggio di curvatura aventi segni rispettivamente opposti.
6. 6. Ruota secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno la detta prima pluralità di bracci flessibili (16; 17) è collegata rigidamente al detto cerchio (2) tramite un collegamento ad attrito.
7. 7. Ruota secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il collegamento ad attrito comprende un anello (20, 48) collegato rigidamente al detto cerchio (2).
8. 8. Ruota secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta cintura (15) e almeno la detta prima pluralità di bracci flessibili (16; 17) definiscono un unico corpo.
9. 9. Ruota secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il detto cerchio (2) definisce una cavità (6) e dal fatto di comprendere un motore elettrico alloggiato all’interno della detta cavità (6).
10. 10. Veicolo per esplorazione di superficie di un corpo celeste caratterizzato dal fatto di comprendere una ruota elastica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.