ITRM930859A1 - Albero telescopio. - Google Patents

Description

Allo stato attuale della tecnica, almeno uno dei suddetti alberi presenta una struttura telescopica, che comprende almeno due elementi tubolari innestati l'uno nell'altro ed opportunamente bloccati in una determinata posizione relativa, dalla quale possono essere spostati riducendo la lunghezza del complesso quando questo ? sottoposto ad una sforzo prestabilito in direzione assiale. Esso ? cos? formato principalmente per ragioni di sicurezza, allo scopo di evitare le gravissime lesioni che in caso diverso potrebbe causare il piantone di guida al conducente o ai passeggeri del veicolo, per esempio per un urto frontale. Inoltre, nel caso dell'albero secondario o ramo corto del piantone, la struttura telescopica facilita notevolmente il montaggio di questo albero nel veicolo, evitando la necessit? di utilizzare per questo montaggio forcelle di cardano con staffa aperta, i cui svantaggi rispetto alle forcelle con collare di montaggio chiuso o semiaperto sono evidenti e sono stati largamente riconosciuti. Tant'? che in un buon numero di modelli di automobili, in cui lo spazio per il.montaggio dell'asse menzionato o albero secondario ? particolarmente ridotto, questo albero si compone, non di due, ma anche di tre eiementi telescopici, con lo scopo di diminuire al massimo la sua lunghezza all'atto dell'esecuzione di detto montaggio.

Nelle soluzioni attualmente note, i rami tubolari telescopici che integrano l'albero si adattano l'uno all'altro attraverso una zona di sezione non circolare, per esempio poligonale, che assicura la trasmissione della coppia di rotazione tra loro. In Iuna di queste soluzioni conosciute, la zona di sezione non circolare dell'elemento maschio del sistema telescopico presenta anelli di materiale plastico stampati ad iniezione, per esempio in numero di.due, che agiscono da elementi di attrito contro l'elemento femmina esterno, facendo in modo che lo slittamento relativo di questi due elementi si produca solo in presenza di uno sforzo di entit? prestabilita (generalmente, tra 80 e 200 kg). Questa soluzione ? relativamente semplice, dato che gli anelli possono essere iniettati direttamente, una volta montato il sistema telescopico, attraverso un orifizio previsto nell'elemento esterno, per? presenta il grave inconveniente di rendere enormemente difficile il conseguimento di risultati affidabili e soprattutto costanti in quanto all'entit? dello sforzo al quale deve essere sottoposto il sistema telescopico per ridurre la sua lunghezza, sforzo che dipende da una serie di variabili (qualit? del materiale plastico, pressione a cui lo stesso viene iniettato, contrazioni che subisce dopo l'iniezione, regolarit? e precisione della sezione dei due corpi tubolari, ecc.) che risultano praticamente incontrollabili. Per ovviare a questi inconvenienti ? stato gi? proposto, secondo un'altra soluzione conosciuta, di prevedere almeno in uno dei summenzionati anelli di materiale plastico delle sporgenze dello stesso materiale, che si adattano in un corrispondente orifizio previsto nell'elemento tubolare esterno, mantenendo i due elementi in una determinata posizione relativa. Questa soluzione consente di calcolare con un grado accettabile di esattezza lo sforzo a cui deve essere sottoposto il sistema telescopico per detenninare la sua deformazione, cio? lo sforzo di taglio necessario per rompere le citate sporgenze, per? presenta l'inconveniente principale, per cui una volta rotte queste sporgenze niente si oppone pi? al movimento relativo dei due elementi, in maniera che il complesso non esercita pi? nessuna azione di freno n? di ammortizzazione. D'altra parte, nella maggior parte delle soluzioni conosciute, l'albero telescopico pu? unicamente contrarsi in presenza di uno sforzo di entit? superiore, di fatto a seguito di un urto o incidente, per? non agisce come un albero telescopico, ma come un corpo rigido di lunghezza invariabile agli effetti del montaggio e della regolazione.

Gli, inconvenienti che si sono riscontrati sono stati radicalmente sanati, con mezzi di notevole semplicit?, mediante un albero telescopico che costituisce l'oggetto della presente invenzione. In questo albero, di fatto, ? possibile controllare con un alto grado di precisione l'entit? dello sforzo necessario per determinare, a partire da una data posizione, lo spostamento relativo di due degli elementi tubolari che si integrano nel sistema telescopico. Inoltre e soprattutto, questo sforzo si mantiene costante durante la totalit? di detto spostamento relativo, in quanto il complesso agisce come un perfetto freno o ammortizzatore in considerazione dell'assorbimento di energia liberata nell'urto. Per di pi?, secondo l'invenzione, ? possibile configurare il complesso in maniera che lo sforzo citato ed il conseguente assorbimento di energia crescano nei successivi rami per lo spostamento di un elemento tubolare rispetto all'altro.

D'altra parte, il sistema ? perfettamente compatibile con la possibilit? di spostamento relativo degli elementi telescopici, in maniera che possa essere applicato senza inconvenienti agli alberi principali, la cui lunghezza pu? essere regolata, regolando la posizione del volante rispetto al conducente del veicolo, oppure agli alberi secondari, in cui ? interessante causare quello spostamento relativo innanzitutto riducendo la lunghezza totale del complesso e poi aumentandola per facilitare il montaggio .

A tal fine, secondo l'invenzione, per far s? che gli elementi tubolari che si integrano nel sistema telescopico compiano rotazioni solidali, si prevedono negli stessi, secondo una soluzione in s? gi? conosciuta, rispettive zone dotate di una successione di scanalature e nervature longitudinali, sotto forma di una dentatura, che si adattano tra loro, ed essendo prevista in maniera essenziale in almeno uno di detti elementi almeno una sporgenza che, a partire da una determinata posizione limite, si impegna con almeno uno di detti denti, impedendo lo spostamento relativo, oppure, se lo sforzo assiale esercitato ? superiore al limite prefissato, deformando il dente menzionato e lasciando proseguire questa deformazione attorno ad esso mentre dura questo spostamento, con il conseguente effetto di frenata di entit? sostanzialmente costante ed il conseguente assorbimento di energia.

In quanto al resto, l'essenzialit? e le principali caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risulteranno pi? facilmente comprensibili all'esame dei disegni allegati, a cui nel seguito far? riferimento la descrizione ed in cui -in forma schematica e naturalmente senza carattere limitativo di nessun tipo- si ? rappresentato un esempio concreto di realizzazione pratica della medesima.

In questi disegni:

La figura 1 ? una vista laterale, parzialmente in sezione, di un albero corto o secondario che fa parte di un piantone di guida realizzato secondo l'invenzione. In tutte le forme si deve insistere sul fatto che l'invenzione risulterebbe ugualmente applicabile all'albero principale di detto piantone o anche ad alberi destinati ad applicazioni molto differenti.

La figura 2 ? un dettaglio, in semisezione diametrale, della parte telescopica del medesimo albero rappresentato nella figura precedente.

La figura 3 ? un tratto, in sezione diametrale, degli stessi elementi rappresentati nella figura precedente.

La figura 4 ? una vista prospettica della estremit? dell'elemento maschio del sistema telescopico.

La figura 5 ? un dettaglio in sezione e in scala molto ingrandita, che mostra la dentatura longitudinale mediante la quale si rendono solidali nelle rotazioni i due elementi che fanno parte integrante del sistema telescopico.

E infine la figura 6 ? una vista laterale, parzialmente in sezione, di un albero telesco-. pico integrato, non per due, ma per tre elementi tubolari, secondo una soluzione della quale si ? fatto gi? riferimento in precedenza.

L'albero rappresentato nella figura 1 comprende, secondo quanto in s? gi? noto, due membri telescopici 1-2 che presentano, solidali alle loro estremit? libere, le forcelle 3-3', che si accoppiano mediante le corrispondenti crocere, formando articolazioni del tipo a cardano, rispettivamente alla forcella 4 solidale al manicotto della scatola di guida ed alla forcella 5 solidale alla estremit? dell'albero principale. Secondo quanto si ? gi? ripetutamente constatato, il dispositivo che si descrive pu? ugualmente essere applicato perfettamente a questo albero principale, nel qual caso, come si comprende, l'estremit? libera di uno degli elementi indicati porterebbe la forcella 5 ad essa solidale, mentre l'estremit? libera dell'altro eiemento sarebbe solidale, tramite un qualsiasi sistema appropriato, al volante di guida.

La possibilit? di compiere rotazioni solidali da parte degli elementi 1 e 2 del sistema telescopico ? assicurata dal fatto di prevedere nella superficie interna l'elemento esterno 2 e nella superficie esterna l'elemento interno 1 di ciascuna delle zone periferiche 6-7 dotate -come si pu? vedere nel dettaglio della figura 5- di una successione di scanalature 8 e di nervature 9 disposte in senso longitudinale, che presentano per esempio una sezione approssimativamente triangolare formando una specie di dentatura. Queste zone dentate si adattano l'una all'altra, consentendo e guidando lo slittamento assiale di un elemento rispetto all'altro e assicurando il compimento di rotazioni solidali tra i due elementi. Queste zone dentate potranno essere realizzate con notevole precisione utilizzando tecniche in s? gi? note, per esempio per laminazione, mediante le classiche linee dentate o "cremagliere" o, molto meglio, per passaggio forzato dei tubi che costituiscono detti elementi attraverso una imboccatura o filiera di forma appropriata.

In modo essenziale, secondo l?invenzione, in almeno uno dei due elementi telescopici citati si prevede almeno una piccola sporgenza 10 diretta verso l'altro elemento. Nella forma pi? normale e maggiormente \preferibile di realizzazione dell'invenzione, la?sporgenza indicata 10 si disporr? di fatto nell'elemento esterno o elemento femmina, in maniera da emergere dalla superficie interna dello stesso mediante una semplice operazione di cilindratura. Nonostante ci?, con gli stessi effetti, sebbene con 'certe difficolt? per ottenerli, la sporgenza potr? essere ugualmente prevista nella superficie esterna dell'elemento maschio o interno 1. D'altra parte, con l'obiettivo principale di equilibrare gli sforzi, saranno preferibilmente previste due sporgenze diametralmente opposte in luogo di una sola, per? si comprende che senza inconvenienti questo numero potr? essere aumentato a tre, quattro o pi?.

Mentre l'elemento tubolare maschio 1 occupa rispetto all'elemento tubolare femmina 2 una posizione nella quale la sporgenza 10 rimane discosta dalla zona striata 7, questa sporgenza non eserciter? nessuna azione, consentendo liberamente il movimento assiale di un elemento rispetto all'altro. Per?, quando nello spostamento dell'elemento 1 fino all'interno dell'elemento 2, accorciando la lunghezza totale del complesso, la suddetta sporgenza raggiunge l'estremit? delle nervature 9, si produrr? un'azione di arresto, in maniera che questo movimento potr? proseguire soltanto mediante una deformazione di almeno una delle dette nervature, che come ? logico esiger? un determinato sforzo calcolabile con un buon grado di precisione, che si propagher?, mantenendosi sostanzialmente costante, lungo tutta la nervatura.

In una forma preferita di realizzazione, ma non vincolante, i movimenti assiali dell'eiamento 1 rispetto all'elemento 2 saranno guidati, evitando in particolare rumori e vibrazioni, mediante due elementi stampati a base di un materiale dotato di un certo grado di elasticit?, uno dei quali potr? 'essere eventualmente utilizzato per stabilire un sistema di fermi di arresto in un solo senso, che elimina la possibilit? di smontaggio del sistema telescopico. Il primo di questi elementi ? costituito da un anello 11, che si adatta e si fissa in una imboccatura o imbuto estremo 12 previsto nell'elemento esterno 2. L'elemento interno 1 si adatta all'interno di questo anello, potendo scorrere rispetto ad esso. Il secondo degli elementi indicati ? costituito da un rivestimento di materiale plastico 13 direttamente stampato sopra l'estremit? dell'elemento interno 1 o eventualmente ? incorporato in questo mediante un altro sistema qualsiasi, sopra il quale scorre l'elemento esterno 2. Questo rivestimento presenta ugualmente una striatura longitudinale esterna, che prolunga senza soluzione di continuit? la zona striata 7 ed ? di conseguenza in grado di ingranare con la zona striata 6 dell'elemento esterno. Questi elementi, e in maniera speciale l'anello 11, sviluppano inoltre un attrito, che costituisce il cosiddetto "sforzo di regolazione". Infine, il rivestimento 13 pu? presentare una scanalatura longitudinale 19 destinata a consentire il libero passaggio delle sporgenze 10, in paniera che queste sporgenze agiscano esclusivament? sulle nervature metalliche 9 e non sopra le nervature stampate che le prolungano.

Nella figura 6 dei disegni, a cui fa riferimento la ?descrizione, si ? rappresentato un esempio di applicazione dell'invenzione ad un sistema telescopico formato, non da due, ma da tre elementi tubolari innestati l'uno nell'altro. Come si pu? vedere in questa figura, fra l'elemento maschio 1, a cui ? fissata la forcella del cardano 3, e l'elemento femmina 2 a cui ? solidale la forcella 3 ', che in questo esempio ? costituita da un solo pezzo con detto elemento, ? intercalato un terzo elemento tubolare 14, che si innesta nel secondo ed in cui si innesta il primo. Questo elemento tubolare intermedio ? dotato di striature o dentature longitudinali tanto nella superficie interna (15) quanto in quella esterna (16). La dentatura 15 della superficie interna ingrana nella dentatura esterna 7 dell'elemento 1, garantendo rotazioni solidali tra questi due elementi; a sua volta, la dentatura esterna 16 ingrana nella dentatura interna 6 dell'elemento 2, assicurando pure un collegamento solidale tra questi due elementi e assicurando in definitiva rotazioni solidali tra gli elementi 1 e 2.

Il primo elemento tubolare presenta alla sua estremit?,opposta a quella occupata dalla forcella 3 un manicotto 17 preferibilmente, sebbene non necessariamente, di materiale plastico, per esempio stampato direttamente su detta estremit?. Questo manicotto genera attrito con l'asse intermedio 14, che si oppone allo spostamento relativo, in entrambi i sensi, di un elemento rispetto all'altro, determinando il cosiddetto "sforzo di regolazione".

L'elemento tubolare intermedio 14 comprende, solidale alla sua estremit?, un manicotto 18, anch'esso preferibilmente di materiale plastico, per esempio stampato direttamente sopra questa estremit? ed incassato a pressione, ecc., le cui funzioni principali si basano nel limitare le possibilit? di spostamento dell'elemento maschio l, impedendo che esso possa uscire totalmente dall'elemento intermedio, ed anche nel collaborare con la forza di attrito prima definita e nell'evitare rumori e,vibrazioni.

Infine, l'elemento tubolare femmina 2 presenta almeno una deformazione 10 (normalmente due deformazioni 10-10' diametralmente opposte) destinata ad agire sulle nervature longitudinali esterne 16 dell'elemento tubolare intermedio 14, nella forma e con le conseguenze che sono gi? state analizzate sufficientemente nel definire l'essenzialit? dell'invenzione.

Il funzionamento dell'albero telescopico descritto non pu? essere pi? semplice ed evidente. Per effettuare il montaggio, una delle forcelle estreme 3-31 dovr? essere fissata alla forcella solidale all'estremit? dell'asse superiore o principale o alla forcella solidale al manicotto della scatola di guida del veicolo. Grazie a ci? si ridurr? la lunghezza del complesso telescopico mediante l'introduzione dell'elemento tubolare maschio 1 nell'elemento tubolare intermedio 14, fino alla posizione limite determinata dall'estremit? di quest'ultimo elemento. In questo movimento si dovr? vincere la forza di attrito generata principalmente dal manicotto'interno 17, che sar? calcolata in accordo alle specifiche tecniche che in questo caso occorre soddisfare. Una volta realizzato il citato fissaggio, si determiner? l'estensione dell'albero mediante l'estrazione parziale -nella misura corrispondente in ogni ipotesi- dell'elemento tubolare 1 fino a poter1attuare il fissaggio della forcella libera, nella,forma che in ogni caso si ? prevista. Normalmente, in questa posizione di montaggio il complesso dell'albero presenter? una lunghezza intermedia, in maniera che il percorso di regolazione rimarr? in condizione di assorbire i movimenti assiali dell'asse superiore e/o dell'asse del pignone. Nell'ipotesi che si produca un impatto, in una prima fase il primo elemento tubolare o asse maschio 1 penetra all'interno dell'elemento intermedio 14 che oppone una debole resistenza. Nel momento in cui quell'elemento raggiunge la posizione limite rispetto a questo, inizia il movimento del secondo elemento tubolare 14 rispetto al terzo o asse femmina 2. In questo momento aumenta lo sforzo di penetrazione fino al carico di collasso specificato ed il movimento prosegue, cos? che l'energia che in ciascun caso '? in gioco venga assorbita in questo movimento.

Si comprende che a parte ed oltre alle possibilit? di variazione che sono state espressamente indicate, nell'ambito delle quali rientra l ?essenzialit? dell ' invenzione, ? possibile inunaginare altre modifiche e forme di realizzazione che, come ? logico, dovranno essere considerate egualmente comprese nell'ambito di protezione del brevetto. In particolare, conviene tener conto della possibilit? di prevedere in uno degli elementi del sistema telescopico due o pi? deformazioni o sporgenze 10, predisposte in modo da agire sulle nervature dell'altro elemento tubolare, queste sporgenze essendo situate sopra differenti piani trasversali rispetto al corrispondente elemento tubolare. In tal modo, si ottiene che al prodursi dello spostamento assiale di un elemento tubolare rispetto all'altro, queste differenti deformazioni entreranno in azione sulle corrispondenti nervature, non contemporaneamente come si verificherebbe se fossero situate sul medesimo piano trasversale, ma in successione generando una sforzo di frenata progressivamente maggiore, che si opporr? al citato spostamento. Specialmente in questa ultima ipotesi, sarebbe pure possibile che le deformazioni o sporgenze distinte non siano tutte uguali, in maniera che sia pure distinto lo sforzo di deformazione che tali sporgenze eserciterebbero sulle corrispondenti nervature.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1.. Albero telescopico, specialmente destinato alla realizzazione dei piantoni di guida delle automobili, caratterizzato dal fatto di comprendere elementi tubolari di sezione circolare che si adattano l'uno all'interno dell'altro e che presentano ciascuno zone striate longitudinalmente, disposte in modo da ingranare tra loro, assicurando rotazioni solidali tra i due elementi e consentendo i loro movimenti relativi in direzione assiale con uno sforzo controllato, con la caratteristica essenziale che1in almeno uno di detti elementi ? prevista almeno una sporgenza diretta verso l'altro elemento e destinata a costituire un fermo di arresto con la estremit? di almeno una delle nervature longitudinali corrispondenti alla zona striata di questo elemento, in maniera che a partire da una determinata posizione relativa lo spostamento di un elemento rispetto all'altro possa solo prodursi per effetto della deformazione di detta nervatura sotto l'azione di detta sporgenza.
2. 2. Albero telescopico secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che in uno dei membri del sistema telescopico sono previste almeno due sporgenze situate sopra lo stesso piano trasversale e regolarmente distribuite su di esso.
3. 3. Albero telescopico secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto che in uno degli elementi del sistema telescopico sono previste almeno due sporgenze situate sopra differenti piani trasversali, predisposte per agire in successione sulle nervature longitudinali dell'altro elemento tubolare.
4. 4. Albero telescopico secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dalla previsione di almeno una sporgenza nella superficie interna dell'elemento tubolare che occupa la posizione esterna nel sistema telescopico.
5. 5. Albero telescopico secondo la prima rivendicazione, caratterizzato dal fatto di comprendere tre. elementi tubolari di sezione circolare, innestati telescopicamente e dotati sulle loro superfici di contatto con una successione di striature o dentature longitudinali, che ingranano tra loro, determinando rotazioni solidali con possibilit? di spostamento assiale con sforzo controllato, con la caratteristica essenziale di prevedere tra uno degli elementi estremi e l'elemento intermedio una certa forza di attrito che si oppone a detto spostamento, mentre fra l'altro elemento estremo e l'elemento intermedio ? previsto un sistema di collasso costituito da almeno una deformazione di uno di essi, che origina una sporgenza diretta verso l'altro e predisposta per costituire un fermo di arresto con almeno una delle nervature longitudinali' corrispondenti alla dentatura che presenta quest'ultimo, in maniera che lo slittamento assiale tra questi due elementi possa prodursi solo per effetto della deformazione di detta nervatura sotto l'azione di detta sporgenza.