ITUB20150531A1 - Sistema sterzante di una gru semovente. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema sterzante di una gru semovente"

DESCRIZIONE

Settore tecnico

La presente invenzione si colloca, in generale, nel settore dei macchinari per la movimentazione di carichi; in particolare, l'invenzione si riferisce ad un sistema sterzante per una gru semovente.

Tecnica nota

Generalmente, le macchine per la movimentazione dei carichi devono contemperare le esigenze di robustezza e bilanciamento con ingombri quanto pi? limitati possibili ed elevata mobilit?.

Ad influire su questi due ultimi parametri sono in particolar modo il sistema sterzante del veicolo ed il contrappeso che serve al bilanciamento dello stesso.

L?incremento della manovrabilit? della macchina, a parit? di dimensioni, si ottiene solamente incrementando l?angolo di sterzatura delle ruote direttrici (generalmente, le ruote dell?asse posteriore). In funzione del passo (distanza tra l?asse anteriore e l?asse posteriore) della macchina l?angolo di sterzatura delle ruote posteriori dovrebbe raggiungere circa 105 gradi mentre, in funzione della capacit? dell?autogr?, si scelgono le ruote con la capacit? di carico adeguata alla macchina stessa.

Tradizionalmente, una macchina per il movimento di carichi, ad esempio una gru semovente, ? provvista di un sistema sterzante comprendente un cilindro di azionamento che trascina i tiranti di sterzo, in modo da orientare le ruote del veicolo, cos? da effettuare la manovra. Il cilindro e i tiranti sono collocati allo stesso livello dell?asse sterzante (che collega i mozzi ruota).

Tuttavia, le macchine con capacit? di carico medio alta devono essere equipaggiate con ruote aventi dimensioni tali da non consentire il raggiungimento del grado di sterzatura voluto (ovvero, i summenzionati 105?), in quanto la ridotta carreggiata del mezzo, dovuta all?ingombro delle ruote, non consente l?installazione di una tiranteria in grado di garantire l?ottimale azione sterzante.

Pertanto, in tecnica nota, occorre allargare la carreggiata del mezzo (con un aggravio degli ingombri e dei pesi), o rinunciare alla possibilit? di ottimizzare le prestazioni sterzanti del veicolo.

Tali limitazioni, comprensibilmente, pregiudicano la manovrabilit? del mezzo, in quanto esso risulter? pi? ingombrante per il maggiore raggio di sterzatura, che ? il parametro fondamentale per ci? che concerne l?operativit? dei veicoli all?interno di attivit? e capannoni industriali.

Sintesi dell'invenzione

Uno scopo della presente invenzione ? di ovviare ai summenzionati problemi.

Per ottenere tale risultato, la tiranteria di sterzo (generalmente, un leveraggio articolato), che consente la sterzatura delle ruote, viene collocata al di sopra delle ruote e collegata ad esse mediante un organo sterzante ad asse verticale.

In questo modo, essendo la tiranteria sollevata rispetto al semiasse, il leveraggio articolato pu? svilupparsi in estensione in maniera adeguata, senza la limitazione imposta dall?ingombro delle ruote; pertanto, a parit? di carreggiata, un veicolo in cui il semiasse e la tiranteria di sterzo siano verticalmente sfalsati consente il conseguimento di angoli di sterzata ottimali, rispetto ad un veicolo tradizionale.

Inoltre, in una forma di realizzazione preferita dell?invenzione, un veicolo per la movimentazione di carichi (in particolare una gru semovente), il leveraggio articolato viene associato a motori indipendenti, che agiscono sulle ruote del veicolo in modo da causarne la sterzata.

I motori ed il leveraggio articolato cooperano in modo tale da conferire alle ruote su lati opposti del veicolo angoli di sterzata diversi, in modo tale da evitare lo strisciamento delle ruote (e, pertanto, conservando la condizione di puro rotolamento, che minimizza gli sforzi richiesti per la trazione ed il diametro di sterzata).

In sintesi uno o pi? motori, solitamente del tipo elettrico o idraulico, applicano una coppia sterzante direttamente sui semiassi di supporto delle ruote (attraverso gli organi sterzanti), e la rotazione da parte delle ruote presenti in un lato del veicolo viene trasmessa, per mezzo del leveraggio articolato, alle ruote sul lato opposto, ottenendo il raggio di sterzata desiderato. La geometria del leveraggio articolato ? tale da consentire l'applicazione di angoli di sterzata diversi a ruote che si trovano su lati opposti del veicolo.

La soluzione con i motori indipendenti ? particolarmente vantaggiosa, rispetto al tradizionale azionamento per mezzo del cilindro idraulico della tecnica nota, in quanto consente di limitare l?ingombro trasversale del veicolo (consentendo di ridurre la carreggiata).

La configurazione proposta nella presente invenzione si rivela inoltre vantaggiosa sotto una molteplicit? di aspetti, in particolare per ci? che concerne la semplicit? di installazione (in quanto gli ingombri limitati consentono di posizionare il sistema sterzante anche nello spazio ristretto compreso tra il telaio del veicolo e l'asse sterzante), precisione nella manovra, diminuzione degli ingombri e dei pesi, nonch? ottimizzazione dei consumi e riduzione degli oneri di manutenzione, grazie all'impiego di motori idraulici o elettrici indipendenti, che non richiedono complessi sistemi oleodinamici di azionamento.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi sono raggiunti, secondo un aspetto dell'invenzione, da un sistema sterzante di una gru semovente avente le caratteristiche definite nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferenziali dell'invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti. Breve descrizione dei disegni

Verranno ora descritte le caratteristiche funzionali e strutturali di alcune forme di realizzazione preferite di un sistema sterzante di una gru semovente secondo l'invenzione. Si fa riferimento ai disegni allegati, in cui:

- le figure 1 e 2 sono rispettivamente una vista schematica frontale e superiore di un sistema sterzante secondo la tecnica nota;

- la figura 3 ? una vista schematica prospettica di una parte di un veicolo comprendente il sistema sterzante, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 4 ? una vista schematica superiore del sistema sterzante secondo la forma di realizzazione di figura 3;

- la figura 5 ? una vista prospettica schematica di un particolare del veicolo come rappresentato in figura 3;

- la figura 6 ? una vista prospettica schematica del veicolo in figura 5, rappresentato da un angolo visuale diverso; e

- la figura 7 ? una vista schematica parziale del sistema sterzante, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

Descrizione dettagliata

Prima di spiegare nel dettaglio una pluralit? di forme di realizzazione dell'invenzione, va chiarito che l'invenzione non ? limitata nella sua applicazione ai dettagli costruttivi e alla configurazione dei componenti presentati nella seguente descrizione o illustrati nei disegni. L'invenzione ? in grado di assumere altre forme di realizzazione e di essere attuata o realizzata praticamente in diversi modi. Si deve anche intendere che la fraseologia e la terminologia hanno scopo descrittivo e non vanno intese come limitative.

Facendo inizialmente riferimento alle figure 1 e 2, un sistema sterzante secondo la tecnica nota comprende una tiranteria di sterzo o leveraggio articolato 18 accoppiato ad un asse sterzante 10 di un veicolo 12 (parzialmente visibile in figura 3).

Nell'esempio qui illustrato, l'asse sterzante 10 del veicolo 12 ? il suo asse posteriore, girevole attorno ad un primo asse trasversale b, asse b che ? parallelo e longitudinalmente distanziato da un secondo asse trasversale c, attorno al quale ? girevole l'asse anteriore 11 del veicolo (figure 3 e 6). Il veicolo si presenta simmetrico rispetto ad un piano di mezzeria longitudinale, identificato da un asse longitudinale a.

In tutta la presente descrizione e nelle rivendicazioni, i termini e le espressioni indicanti posizioni ed orientamenti, quali "longitudinale", "trasversale", "verticale" o "orizzontale", vanno riferiti all?asse longitudinale a.

Su ciascun lato del veicolo sono collocate ruote 16, 17, girevoli attorno a rispettivi assi verticali y, z per mezzo dell'applicazione di una coppia sterzante esercitata dal leveraggio articolato 18. La geometria del leveraggio 18, come illustrato nella figura 2, ? tale da consentire angoli di rotazione diversi per le ruote collocate su lati opposti del veicolo (realizzando, in particolare, un cosiddetto quadrilatero di Ackermann).

La coppia sterzante viene esercitata per mezzo dello scorrimento di un'asta rigida 22, mossa da un cilindro idraulico 19, che trascina una coppia di bielle o tiranti di sterzo 24 collegata ai bracci delle ruote.

Si pu? notare che il leveraggio articolato 18 si trova sul medesimo piano dell?asse sterzante 10, ed ? pertanto limitato in lunghezza dalla presenza delle ruote 16, 17 (ovvero, dalla carreggiata del veicolo). Come gi? detto, una tale disposizione complanare del leveraggio articolato 18 rispetto l?asse sterzante 10 rende difficile o impossibile raggiungere gli angoli di sterzata ottimali.

La figura 3 illustra invece un veicolo dotato di un sistema sterzante secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.

Diversamente rispetto alla tecnica nota, il leveraggio articolato 18 ? posto ad una distanza dal suolo superiore al diametro delle ruote 16, 17. In questo modo, il leveraggio articolato 18 non risente dei limiti dimensionali imposti dall?ingombro assiale delle ruote 16, 17, e pu? quindi svilupparsi in lunghezza in maniera sufficiente a garantire gli angoli di sterzata ottimali.

Convenientemente, il leveraggio articolato 18 pone in rotazione le ruote 16, 17 per mezzo di un organo sterzante 29 (nell?esempio qui illustrato, un perno verticale solidale a una ralla), cui il leveraggio 18 ? collegato. L?organo sterzante 29 ? girevole attorno all?asse verticale y, z di sterzata delle ruote 16, 17.

Nella forma di realizzazione qui illustrata, che ? una forma preferita ma non limitativa, il cilindro di azionamento 19 ? sostituito da uno o pi? mezzi di movimentazione 14 (convenientemente, motori di tipo idraulico o elettrico), che imprimono una rotazione delle ruote 16, 17 del veicolo 12 attorno ai rispettivi assi verticali di sterzata y, z.

A differenza della tecnica nota, in cui lo sterzo ? collegato direttamente alla tiranteria 18 (che provoca la sterzata delle ruote), nella presente invenzione il mezzo di movimentazione 14 pone direttamente in rotazione la ruota cui ? collegato, rotazione che movimenta il leveraggio articolato 18 per trasmettere la sterzata alla ruota sul lato opposto del veicolo. In altre parole, la rotazione di almeno una ruota 16, 17 non viene provocata dall?azione della tiranteria 18, ma dall?azione del motore 14 ad essa associato.

In particolare, tra il mezzo di movimentazione 14, associato ad almeno una ruota 16, 17, e il leveraggio articolato 18 ? meccanicamente interposto l?organo sterzante 29 collegato al semiasse 10 di sterzatura dell?almeno una ruota 16, 17; in questo modo, il mezzo di movimentazione 14 imprime il moto di sterzata direttamente all?organo sterzante 29, che a sua volta trasmette il moto al leveraggio articolato 18 per sterzare la ruota sul lato opposto del veicolo.

In figura 3 si pu? osservare il motore 14, azionabile in rotazione attorno ad un primo asse x, nell?esempio qui illustrato parallelo al secondo asse verticale y di sterzata delle ruote 16. Secondo modalit? non illustrate, il primo asse x pu? essere coincidente al secondo asse verticale y di sterzata, o inclinato rispetto ad esso (ad esempio, il primo asse x pu? essere orizzontale). Infatti, secondo una forma di realizzazione non illustrata, il motore 14 pu? essere calettato direttamente sull?organo sterzante 29 collegato al semiasse 10 di sterzatura delle ruote 16 (nel qual caso, il primo asse verticale x di rotazione dell'albero del motore 14 coincide con il secondo asse verticale y di sterzatura delle ruote).

Nella forma di realizzazione qui illustrata, il motore 14 ? disallineato rispetto al secondo asse di rotazione verticale y, ovvero il suo asse di rotazione x risulta verticale e parallelo a detto secondo asse y. La trasmissione della coppia sterzante pu? avvenire, in questo caso, attraverso l?ingranamento di un primo pignone 26, calettato all'uscita del motore 14, con una corona 28, posta dal pignone 26 in rotazione attorno al secondo asse verticale y. La corona 28 ? solidale alla ralla 29, in modo che la rotazione della corona imprima alla ralla l'angolo di rotazione necessario a far sterzare le ruote 16.

In luogo di un unico motore 14, la figura 4 illustra schematicamente una forma di realizzazione del sistema sterzante secondo la presente invenzione, in cui sono presenti due motori 14, montati su lati opposti del veicolo in posizione simmetrica rispetto all'asse longitudinale di mezzeria a, detti motori 14 operando in parallelo sulle ruote 16, 17 sui due lati del veicolo.

La forma di realizzazione qui illustrata ? configurata in modo da consentire la collocazione del sistema sterzante 9 in una posizione anteriore rispetto all'asse sterzante del veicolo, ovvero compresa tra l'asse sterzante 10 e l?asse anteriore 11. In questo modo, si realizza un risparmio in termini di ingombri, e un?ottimizzazione delle prestazioni e della manovrabilit? del veicolo. Per consentire la corretta rotazione delle ruote su lati opposti del veicolo, realizzando angoli diversi di sterzata sulle ruote in modo da impedirne lo strisciamento, il leveraggio articolato 18 comprende, oltre all'asta rigida 22 di azionamento ed a tiranti di sterzo o bielle 24, una coppia di manovelle 20 incernierate in prossimit? o in corrispondenza degli assi verticali y, z di sterzata delle ruote.

La configurazione con le due bielle 24 e le due manovelle 20 consente di muovere l'asta rigida 22 lungo una direzione che si mantiene parallela al piano su cui giacciono gli assi verticali di sterzata y, z; cos? facendo, la direzione di scorrimento dell'asta rigida 22 si mantiene perpendicolare al piano di mezzeria del veicolo passante per l'asse longitudinale a, senza necessit? che detta asta rigida si debba inclinare per realizzare il cinematismo.

Secondo una forma conveniente di realizzazione, in posizione concentrica rispetto alle corone 28 sono montati pignoni secondari 32, girevoli attorno ai rispettivi assi di rotazione verticale y, z. I pignoni secondari 32 ingranano e pongono in rotazione le manovelle 20, ad esempio mediante una corona dentata presente ad un?estremit? della manovella o, come nell?esempio qui illustrato, tramite rispettivi contro-pignoni 34, cui le manovelle 20 sono incernierate; dette manovelle 20, ruotando attorno ad un asse verticale parallelo a detti assi verticali di rotazione y, z delle ruote, azionano le bielle 24 provocando lo scorrimento dell'asta rigida 22 e la conseguente trasmissione di una coppia di sterzata dalle ruote di un lato del veicolo alle ruote sul lato opposto.

Secondo una modalit? non illustrata, il secondo pignone 32 pu? coincidere con il primo pignone 26 del motore 14, ad esempio nel caso in cui il motore 14 fosse coassiale rispetto all'asse verticale di rotazione y, z delle ruote. Inoltre, l'ingranamento tra i secondi pignoni 32 ed i contro-pignoni 34 associati alle manovelle 20 ? particolarmente utile laddove il leveraggio articolato 18 fosse collocato posteriormente rispetto all'asse sterzante 10, perch? in questo modo la tiranteria di sterzo si muoverebbe concordemente al verso desiderato di rotazione delle ruote.

Secondo una forma di realizzazione, l'asta rigida 22 scorre all'interno di un telaio 25, preferibilmente dotato di asole 25a (illustrate in figura 4), nelle quali sono scorrevoli pattini 24a solidali alle bielle 24 e/o all'asta 22.

In figura 5 ? evidenziata la presenza di due motori 14, il secondo dei quali ? azionabile in rotazione attorno ad un quarto asse w (in questo esempio, il quarto asse w ? verticale e parallelo al terzo asse di rotazione z delle ruote 17 sul lato destro del veicolo, secondo il punto di vista in figura 5). Per il secondo motore 14 valgono le medesime considerazioni espresse circa il funzionamento ed il posizionamento del primo motore, come sopra descritto.

Sempre in figura 5 ? altres? visibile una staffa di rinforzo 15, opzionalmente collocabile tra i due organi sterzanti 29 che governano la sterzata di due semiassi 10, cui sono assicurate le ruote 16, 17.

La figura 7 ? una vista parziale del sistema sterzante 9, in cui sono isolati i motori 14, il leveraggio articolato 18 e gli ingranaggi che realizzano la trasmissione tra i due elementi. Nel caso di un singolo motore, il tecnico del ramo comprender? come, preferibilmente, l?ingranaggio primo pignone 26-corona 28 si verifichi solo dal lato del veicolo in cui ? presente il motore, mentre nel lato simmetricamente opposto non sar? necessaria la presenza della corona (ma, eventualmente, del solo sistema secondo pignone 32-contro pignone 34).

Secondo una modalit? non illustrata il mezzo di movimentazione 14 pu?, anzich? essere un motore girevole attorno al rispettivo asse x, w, essere un attuatore lineare, collegato all?organo sterzante 29 associato alla ruota 16, 17 in modo da provocarne la sterzata; in questo caso, ad esempio, l?organo sterzante 29 pu? comprendere una leva, incernierata attorno al rispettivo asse verticale di sterzata y, z, su cui agisce il mezzo di movimentazione 14.

Il vantaggio conseguito ? quello di disporre di un sistema di manovra affidabile, poco soggetto all'usura, con ottime prestazioni in termini di consumi e di precisione di azionamento, alleggerimento dei pesi e contenimento degli ingombri, cos? da ottimizzare la manovrabilit? del veicolo, anche in spazi ristretti.

Sono stati descritti diversi aspetti e forme di realizzazione di un sistema sterzante di una gru semovente secondo l'invenzione. Si intende che ciascuna forma di realizzazione pu? essere combinata con qualsiasi altra forma di realizzazione. L'invenzione, inoltre, non ? limitata alle forme di realizzazione descritte, ma potr? essere variata entro l'ambito definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (1)

1. solidalmente con la rispettiva corona (28).