IT201800002896A1 - Quadriciclo a trazione elettrica - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
“QUADRICICLO A TRAZIONE ELETTRICA”
La presente invenzione riguarda il campo dei veicoli a trazione elettrica. In particolare, la presente invenzione riguarda un quadriciclo a trazione elettrica.
Con la notazione “quadriciclo” si fa riferimento a un veicolo classificato nella categoria L6e (quadriciclo leggero) o L7e (quadriciclo pesante), e relative sottocategorie, secondo la normativa europea vigente al deposito della presente domanda di brevetto.
Nello specifico, la categoria L6e include veicoli a quattro ruote, capaci di una velocità massima ≤ 45 km/h, dotati di una massa in ordine di marcia ≤ 425 kg, di un sistema propulsivo di potenza ≤ 6 kW e un massimo di due posti a sedere, incluso il sedile del conducente.
La categoria L7e include quadricicli affini a quelli classificati come L6e ma capaci di una velocità massima ≤ 90 km/h, dotati di una massa in ordine di marcia ≤ 450 kg, di un sistema propulsivo di potenza ≤ 15 kW e un massimo di due posti a sedere, incluso il sedile del conducente.
Questo tipo di veicoli è relativamente nuovo e, grazie alle ridotte dimensioni e alla notevole efficienza, è considerato un’alternativa sia alle cosiddette “city car” che agli scooter, particolarmente valida in contesti cittadini.
In Italia e nella maggior parte delle nazioni, i quadricicli leggeri sono attualmente esenti dalle severe prove per la sicurezza a cui vengono sottoposte le normali vetture passeggeri.
Attualmente, i criteri progettuali quali la riduzione dei pesi, degli ingombri e dei prezzi (tendenzialmente rispetto ad altre tipologie di veicoli per via dei materiali leggeri impiegati e dei bassi volumi produttivi) tendono a prevalere sulla sicurezza dei passeggeri.
I crash test, recentemente introdotti dagli organi di controllo europei per la verifica della sicurezza dei quadricicli leggeri e pesanti (in particolare per gli L7e) confermano le mediocri qualità di questo tipo di veicoli in questo settore.
In particolare, le evidenze sperimentali dimostrano diverse mancanze dei telai dei quadricicli leggeri in commercio per quanto riguarda il comportamento a seguito di impatti.
Svantaggiosamente, i quadricicli leggeri noti sono sprovvisti di “crash box” anteriori, vale a dire di una struttura anteriore predisposta all’assorbimento dell’energia di impatto mediante deformazione plastica, o sono dotati di “crash box” inadeguate, che concentrano troppi sforzi d’impatto in porzioni discrete del telaio o che, deformandosi, costituiscono esse stesse un rischio per l’incolumità degli occupanti.
Un’ulteriore criticità dei quadricicli leggeri è costituita dalla posizione delle ruote anteriori collocate necessariamente, per via delle dimensioni ridotte, in prossimità dell’estremità anteriore del veicolo e delle gambe degli occupanti.
Per questo motivo, durante un impatto frontale del veicolo, le ruote anteriore subiscono una notevole forza d’impatto e tendono ad arretrare, facendo forza sul telaio attraverso i bracci delle sospensioni. Questo comportamento comporta lo scaricamento di notevoli sforzi d’impatto direttamente sul telaio attraverso le ruote, che bypassano la crash box e possono determinare traumi agli occupanti dovuti alla forte decelerazione. In aggiunta, gli sforzi tra i bracci delle sospensioni e il telaio possono determinare un collasso delle porzioni di fissaggio di queste ultime, facendo arretrare gli pneumatici che, ruotando attorno alle suddette porzioni di fissaggio, rischiano di invadere la porzione di abitacolo occupata delle gambe dei passeggeri e provocare gravi lesioni.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un quadriciclo a trazione elettrica che superi almeno alcuni degli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione un quadriciclo a trazione elettrica in grado di migliorare la sicurezza dei quadricicli leggeri noti rispetto ad impatti frontali, salvaguardandone il peso contenuto.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un quadriciclo a trazione elettrica, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni. Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un quadriciclo a trazione elettrica.
Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali: - la figura 1 è una vista prospettica di un quadriciclo a trazione elettrica oggetto della presente invenzione con alcuni componenti nascosti per semplicità;
- la figura 1A è una vista prospettica di un dettaglio del quadriciclo di figura 1;
- la figura 2 è una vista laterale del quadriciclo di figura 1, con alcuni componenti rimossi per semplicità;
- la figura 3 è una vista dall’alto in sezione del quadriciclo di figura 1, con alcuni componenti rimossi per semplicità;
- la figura 4A è una vista laterale di un particolare del quadriciclo di figura 1;
- la figura 4B è una vista dall’alto del particolare di figura 4A;
- la figura 5A è una vista dall’alto in sezione di un particolare del quadriciclo di figura 1;
- la figura 5B è una vista dal basso del particolare di figura 5A;
Con riferimento alle figure, un quadriciclo a trazione elettrica è indicato genericamente con 1.
Il quadriciclo 1, comprendente un telaio principale 10 in lega d’alluminio, preferibilmente del tipo 6063-T6. Il telaio principale 10 è costituito da strutture preferibilmente tubolari che si sviluppano attorno allo spazio predisposto per gli occupanti e i bagagli e sono configurate per il supporto di una pluralità di pareti laminate e di una pluralità di finestrature per definire la carrozzeria esterna del quadriciclo 1. Il telaio principale 10 così configurato definisce una struttura protettiva resistente attorno agli occupanti del quadriciclo 1.
Il quadriciclo 1 comprende inoltre una struttura deformabile 20 in lega d’alluminio, preferibilmente del tipo 6063-T6, disposta in una porzione frontale del quadriciclo 1, anteriormente al telaio principale 10. La struttura deformabile 20 è deformabile plasticamente in modo da assorbire almeno parzialmente l’energia cinetica del quadriciclo 1 durante un impatto frontale dello stesso, riducendo la quantità di energia che si scarica sul telaio principale 10 e contribuendo a prevenire lesioni degli occupanti del quadriciclo 1.
La struttura deformabile 20 comprende una pluralità di travi profilate 22, orientate in direzione sostanzialmente parallela a un asse longitudinale “L” del quadriciclo 1, dove l’asse longitudinale “L” è definito lungo la direzione di marcia del quadriciclo 1 in moto rettilineo.
Le travi profilate 22 presentano una pluralità di fori 24 distribuiti lungo la loro lunghezza in modo da presentare sezione crescente in allontanamento dal telaio principale 10 e creare zone di indebolimento progressivamente più marcate. Vantaggiosamente, i fori 24 sono configurati per determinare un cedimento a compressione graduale e programmato della struttura deformabile 20.
In una soluzione realizzativa preferita, il quadriciclo 1 comprende uno o più corpi schiumosi 24 montati frontalmente alla struttura deformabile 20 per definire rispettivi paraurti. In figura 1A, è illustrata una soluzione in cui due corpi schiumosi 24 sono montati alla struttura deformabile 20.
Vantaggiosamente, il quadriciclo 1 comprende una struttura di collegamento 30 rigida in acciaio, preferibilmente del tipo S355JR, interposta tra il telaio principale 10 e la struttura deformabile 20.
La struttura di collegamento 30 è configurata per trasferire carichi longitudinali tra la struttura deformabile 20 e il telaio principale 10, per distribuirli su quest’ultimo in modo da favorire il mantenimento della sua integrità strutturale durante un impatto frontale.
La struttura di collegamento 30 presenta una pluralità di porzioni di accoppiamento anteriori inferiori 32 e una pluralità di porzioni di accoppiamento anteriori superiori 34, rispettivamente collegate a rispettive porzioni di accoppiamento della struttura deformabile 20 in modo da supportare quest’ultima e consentire la trasmissione dei carichi d’impatto dalla struttura deformabile 20 alla struttura di collegamento 30 durante il collasso della prima a seguito di un impatto frontale.
Nella soluzione realizzativa illustrata, la struttura di collegamento 30 comprende due porzioni di accoppiamento anteriori inferiori 32 e due porzioni di accoppiamento anteriori superiori 34.
La struttura di collegamento 30 presenta inoltre una pluralità di porzioni di accoppiamento posteriori interne 36 e una pluralità di porzioni di accoppiamento posteriori esterne 38, in cui la denotazione “interna” o “esterna” me definisce la collocazione con riferimento all’asse longitudinale “L”. Le porzioni di accoppiamento posteriori esterne 38 sono infatti disposte lateralmente alle porzioni di accoppiamento posteriori interne 36.
Le porzioni di accoppiamento posteriori interne ed esterne 36 e 38 sono collegate a rispettive porzioni di accoppiamento inferiori del telaio principale 10 e sono configurate per trasmettere ad esso i carichi d’impatto provenienti dalla struttura deformabile 20, distribuendoli in modo da mitigarne i danni strutturali.
Nella soluzione realizzativa illustrata, la struttura di collegamento 30 comprende due porzioni di accoppiamento posteriori interne 36 e due porzioni di accoppiamento posteriori esterne 38.
La struttura di collegamento 30 presenta inoltre una pluralità di porzioni di accoppiamento rialzate 40, collegate a rispettive porzioni di accoppiamento superiori del telaio principale 10 per trasmettere i carichi e garantire, insieme alle porzioni di accoppiamento posteriori interne ed esterne 36 e 38, la rigidità del collegamento tra il telaio principale 10 e la struttura di collegamento 30 e la sua stabilità a compressione durante un eventuale impatto.
Il telaio principale 10 presenta una larghezza trasversale maggiore della struttura deformabile 20, poiché quest’ultima è limitata in larghezza dalla presenza delle ruote anteriori 50 e delle sospensioni anteriori del quadriciclo 1.
Preferibilmente, la struttura di collegamento 30 presenta una pluralità di profili strutturali divergenti rispetto all’asse longitudinale “L” del quadriciclo 1 tra la struttura deformabile 20 e il telaio principale 10.
Preferibilmente, due profili longitudinali 42 rettilinei sono interposti tra le porzioni di accoppiamento anteriori inferiori 32 e le porzioni di accoppiamento posteriori interne 36, orientati parallelamente all’asse longitudinale “L” in modo che ciascuno di essi colleghi direttamente una porzione di accoppiamento anteriore inferiore 32 a una porzione di accoppiamento posteriore interna 36 per trasmettere i carichi longitudinali tra di esse. Per “profilo” si intende in questa descrizione una trave o elemento strutturale allungato come ad esempio un’asta o un corrente. Inoltre, la struttura di collegamento 30 presenta due profili obliqui 44 piani, ovvero disposti in modo che la loro direzione di sviluppo principale giaccia in un piano orizzontale del quadriciclo 1, ovvero un piano sostanzialmente parallelo al piano d’appoggio delle ruote.
Ciascun profilo obliquo 44 presenta un’estremità collegata a una porzione mediana di un rispettivo profilo longitudinale 42 e un’opposta estremità collegata a una delle porzioni di accoppiamento posteriori esterne 38, in modo di distribuire parte dei carichi che si sviluppano nei profili longitudinali 42 alle porzioni di accoppiamento posteriori esterne 38 ed evitare eccessive concentrazioni di sforzo nel telaio principale 10 in corrispondenza delle porzioni di accoppiamento posteriori interne 36.
Preferibilmente, l’angolo tra i profili longitudinali 42 e i profili obliqui 44 è compreso tra 40° e 50°, ancor preferibilmente tra 44° e 46°.
In una soluzione realizzativa preferita, la struttura di collegamento 30 comprende inoltre due profili inclinati 46, interposti tra le porzioni di accoppiamento anteriori superiori 34 e le porzioni di accoppiamento posteriori esterne 38, in modo che ciascun profilo inclinato 46 colleghi una porzione di accoppiamento anteriore superiore 34 a una porzione di accoppiamento posteriore esterna 38. Vantaggiosamente, i profili inclinati 46 consentono il trasferimento dei carichi tra le porzioni di accoppiamento anteriore superiore 34 e posteriore esterna 38, favorendo l’uniformità dei carichi nelle zone di contatto con il telaio principale 10 durante un impatto frontale e aumentando la rigidità della struttura di collegamento 30.
Preferibilmente, i profili inclinati 46 presentano un angolo rispetto all’asse longitudinale “L” compreso tra 20° e 30°, ancor più preferibilmente tra 26° e 27°. Inoltre, essi presentano un angolo rispetto al piano orizzontale del quadriciclo 1 compreso tra 20° e 30°, preferibilmente tra 23° e 24°.
Il quadriciclo 1 comprende un sistema di sospensioni anteriore 60, a sua volta comprendente una pluralità di braccetti 62 associati a rispettivi elementi elastici 70 per supportare assieme ad essi le ruote anteriori 50, secondo uno schema noto come MacPerson.
Preferibilmente, ciascun braccetto 62 presenta una forma a Y, e definisce un ramo principale 64 da cui divergono un primo ramo secondario 66 e un secondo ramo secondario 67.
In una soluzione realizzativa preferita, il primo ramo secondario 66 è sostanzialmente rettilineo e allineato con il ramo principale 64, anch’esso rettilineo. Il secondo ramo secondario 67, invece, è preferibilmente curvo lungo una sua direzione di sviluppo e, in corrispondenza della biforcazione della Y, è angolato rispetto al ramo principale 64 di un angolo prossimo a La curva del secondo ramo secondario 67 è preferibilmente compresa tra 70° e 80 °, ancor più preferibilmente tra 74 e 76°. Nella soluzione illustrata la suddetta curva presenta inoltre un raggio di curvatura compreso tra 35 mm e 60 mm, preferibilmente tra 47 mm e 48 mm.
Ciascun braccetto 62 è incernierato a una porzione inferiore 5 del quadriciclo 1, in particolare della struttura di collegamento 30, in corrispondenza del primo e secondo ramo secondario 66 e 67, mediante cerniere inferiori 68 collegate a rispettive estremità del primo e del secondo ramo secondario 66 e 67.
Le cerniere inferiori 68 sono girevoli attorno a un asse di cerniera comune, sostanzialmente parallelo al piano orizzontale del quadriciclo 1 e preferibilmente parallelo a un asse longitudinale “L” dello stesso quadriciclo 1.
Il ramo principale 64 di ciascun braccetto 62 presenta un’estremità esterna 65 collegata al mozzo 52 di una ruota anteriore 50 in modo da consentire una rotazione dello stesso e permettere al quadriciclo 1 di sterzare.
Vantaggiosamente, i braccetti 62 presentano una porzione cedevole 63 in prossimità dell’estremità esterna 65, in particolare in corrispondenza del ramo principale 64, configurata per cedere a seguito di un impatto frontale del quadriciclo 1 tale da collassare la struttura deformabile 20 anteriore. Vantaggiosamente, la porzione cedevole 63 e la struttura deformabile 20 sono configurate per agire sinergicamente durante un impatto del quadriciclo 1 e collassare insieme in modo da evitare concentrazioni di sforzo nella struttura collegamento 30 e nel telaio principale 10.
Preferibilmente, le cerniere inferiori 68, la porzione inferiore 5 e il primo e secondo ramo secondario 66 e 67 sono configurati per resistere rigidamente a un impatto frontale del quadriciclo 1 tale da collassare la struttura deformabile 20 e la porzione cedevole 63, in modo da salvaguardare gli occupanti da eventuali lesioni. Con l’espressione “resistere rigidamente” si intende che questi componenti sono configurati per non subire deformazioni plastiche se sottoposti a sforzi dell’ordine di grandezza dello sforzo minimo sufficiente a collassare le suddette parti cedevoli.
Preferibilmente, ciascun elemento elastico 70 comprende una molla e un ammortizzatore e presenta una prima estremità collegata a un mozzo 52 e una seconda estremità collegata a una porzione mediana del quadriciclo 1, in particolare una porzione del telaio principale 10 prossima a una porzione di accoppiamento superiore collegata a una delle porzioni di accoppiamento rialzate 40 della struttura di collegamento 30.
Preferibilmente, gli elementi elastici 70 sono configurati per resistere a un impatto frontale del quadriciclo 1 tale da collassare la struttura deformabile 20 e la porzione cedevole 63 dei braccetti 62 in modo da vincolare le rispettive ruote anteriori 50 al quadriciclo 1 durante l’impatto, consentendone la rotazione attorno a un asse di sviluppo degli elementi elastici 70 stessi.
Il quadriciclo 1 comprende due braccetti di sterzo 75 incernierati ai mozzi 52 in corrispondenza di rispettive testine di snodo. Preferibilmente, i braccetti di sterzo 75 e le suddette testine di snodo sono configurate per resistere almeno inizialmente a un impatto frontale tale da collassare la struttura deformabile 20, in modo da vincolare le ruote anteriori 50 a seguito del collasso dei braccetti 62.
La presente invenzione raggiunge lo scopo proposto, superando gli inconvenienti lamentati nella tecnica nota. L’interposizione di una struttura di collegamento rigida tra una struttura deformabile in lega d’alluminio e il telaio principale del quadriciclo, insieme alla configurazione delle porzioni di accoppiamento tra le varie parti sopra descritte, consentono un’appropriata trasmissione dei carichi tra la struttura deformabile e il telaio principale durante un impatto frontale. Questo favorisce l’integrità strutturale del telaio principale e contribuiscono a evitare lesioni agli occupanti dovute al cedimento del telaio stesso.
La soluzione descritta consente inoltre alla struttura deformabile di agire efficacemente durante l’impatto, riducendo le accelerazioni potenzialmente lesive a cui vengono sottoposti gli occupanti.
La porzione cedevole dei braccetti descritti consente il collasso degli stessi durante l’impatto in modo che questi non possano trasmettere le forze d’impatto dal pneumatico alla struttura di collegamento e by-passare la struttura deformabile. Il cedimento dei braccetti consente inoltre di evitare la deformazione delle cerniere ed eliminare il rischio che, facendo perno su di esse, le ruote anteriori possano arretrare deformandosi e invadere l’abitacolo.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Quadriciclo (1) a trazione elettrica, comprendente: - un telaio principale (10) in lega d’alluminio configurato per il supporto di una pluralità di pareti laminate e di una pluralità di finestrature di detto quadriciclo (1); - una struttura deformabile (20) in lega d’alluminio disposta in una porzione frontale di detto quadriciclo (1), una deformazione plastica di detta struttura deformabile (20) essendo configurata per assorbire almeno parzialmente un’energia cinetica di detto quadriciclo (1) durante un impatto frontale di detto quadriciclo (1); - una struttura di collegamento (30) rigida in acciaio, interposta tra detto telaio principale (10) e detta struttura deformabile (20), configurata per trasferire carichi longitudinali tra detta struttura deformabile (20) e detto telaio principale (10).
- 2. Quadriciclo (1) secondo la rivendicazione 1, comprendente uno o più corpi schiumosi (24) montati frontalmente a detta struttura deformabile (20) per definire rispettivi paraurti di detto quadriciclo (1).
- 3. Quadriciclo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta struttura deformabile (20) comprende una pluralità di travi profilate (22) orientate in direzione sostanzialmente parallela a un asse longitudinale (L) di detto quadriciclo (1), dette travi profilate (22) presentando una pluralità di fori (24) di sezione crescente in allontanamento da detto telaio principale (10) configurati per determinare un cedimento a compressione programmato di detta struttura deformabile (20).
- 4. Quadriciclo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura di collegamento (30) presenta una pluralità di porzioni di accoppiamento anteriori inferiori (32) e una pluralità di porzioni di accoppiamento anteriori superiori (34), dette porzioni di accoppiamento anteriori inferiori e superiori (32, 34) essendo collegate a rispettive porzioni di accoppiamento della struttura deformabile (20).
- 5. Quadriciclo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura di collegamento (30) presenta una pluralità di porzioni di accoppiamento posteriori interne (36) e una pluralità di porzioni di accoppiamento posteriori esterne (38), dette porzioni di accoppiamento posteriori esterne (38) essendo disposte lateralmente a dette porzioni di accoppiamento posteriori interne (36) e dette porzioni di accoppiamento posteriori interne ed esterne (36, 38) essendo collegate a rispettive porzioni di accoppiamento inferiori del telaio principale (10).
- 6. Quadriciclo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta struttura di collegamento (30) presenta una pluralità di porzioni di accoppiamento rialzate (40), collegate a rispettive porzioni di accoppiamento superiori del telaio principale (10).
- 7. Quadriciclo (1) secondo la rivendicazione 6 in cui un sistema di sospensioni anteriore (60) comprende due elementi elastici (70) incernierati in prossimità di dette porzioni di accoppiamento superiori.
- 8. Quadriciclo (1) secondo una o più delle rivendicazioni in cui un sistema di sospensioni anteriore (60) comprende una pluralità di braccetti (62) incernierati in corrispondenza di una porzione inferiore di detta struttura di collegamento (30).
- 9. Quadriciclo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto telaio principale (10) presenta una larghezza trasversale maggiore di una larghezza trasversale di detta struttura deformabile (20), detta struttura di collegamento (30) presentando una pluralità di profili strutturali divergenti (44, 46) rispetto a un asse longitudinale (L) del quadriciclo (1) tra detta struttura deformabile (20) e detto telaio principale (10).
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