IT201800003309A1

IT201800003309A1 - Componente vano motore a strati costampati per veicoli

Info

Publication number: IT201800003309A1
Application number: IT102018000003309A
Authority: IT
Inventors: Antonio Affinita
Original assignee: Sapa S P A
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-09-06
Also published as: EP3762203B1; WO2019171194A1; EP3762203A1

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“COMPONENTE VANO MOTORE A STRATI COSTAMPATI PER VEICOLI”

Descrizione

Campo della tecnica

La presente invenzione opera nell’ambito dell’industria automobilistica, in particolare nelle componenti relative al vano motore dei veicoli. Ancora più dettagliatamente la componente del vano motore in oggetto è costituita da una pluralità di strati costampati che definiscono un elemento unico inscindibile. Arte nota

Allo stato attuale dell’arte ciascuna componente del vano motore ha raggiunto una tale selezione dei materiali da rendere questi elementi decisamente efficaci per la loro funzione che include la resistenza meccanica, quella termica e la fonoassorbenza.

I ripari calore sono variamente collocati sui veicoli, in particolar modo in prossimità del motore e del vano motore affinché questo non si surriscaldi, ma anche per proteggere l’interno dell’abitacolo dalle elevate temperature.

La problematica inerente questo tipo di elementi costitutivi del veicolo sta nel fatto che le caratteristiche ottimali sono ottenute dalla combinazione delle proprietà meccaniche e termiche di più materiali.

Quando più materiali sono disposti a strati si osserva il rischio di distacco dei diversi layers. Analogamente quando un materiale più rigido è accoppiato ad uno meno rigido si può osservare uno schiacciamento di questo secondo materiale, con conseguente perdita delle prestazioni richieste.

Quando vengono lavorati insieme più materiali per combinarne le proprietà in un oggetto monolitico e quindi indivisibile, il processo di produzione comprende varie fasi che aumentano il costo dell’oggetto finito e quindi abbassano la redditività dell’impianto industriale impegnato nella loro produzione.

Alcune privative internazionali riguardano questo tipo di componenti dei veicoli, come, ad esempio, il brevetto di origine coreana ed esteso a livello mondiale WO 2016 190 596. Tale privativa riguarda un materiale in fibra di polichetone ottenuto per centrifugazione del copolimero, lavaggio, asciugatura e stiramento. La fibra di polichetone ha eccellenti proprietà di resistenza alle sollecitazioni meccaniche, allungamento, resistenza all'acqua, resistenza al calore e conducibilità termica e consente la produzione di oggetti altamente resistenti non solo alle alte temperature ma, addirittura, anche antiproiettile.

Sebbene la qualità dell’oggetto così prodotto sia elevata, questo, visto l’alto costo produttivo, viene utilizzato per carri armati e altre dotazioni militari, mentre risulta sconveniente per produzioni più massive.

Vista la recente richiesta delle case automobilistiche di includere il motore dei veicoli in un vano completamente chiuso, uno scopo della presente invenzione è di proporre un nuovo ed innovativo tipo di componente del vano motore realizzato a strati, ottenuto mediante una sola fase di costampaggio a iniezione.

Descrizione dell’invenzione

Secondo la presente invenzione viene realizzata una componente del vano motore a strati costampati per qualsiasi tipo di veicoli che risolve efficacemente le problematiche suesposte.

Essa comprende vantaggiosamente:

- un primo strato in tessuto di fibra di carbonio, costituito da un foglio di spessore compreso tra 0,5 mm e 20 mm e di grammatura compresa tra 100 g/m<2 >e 1.000 g/m<2>;

- un secondo strato plastico, costituito da un qualsiasi polimero termoplastico, preferibilmente polipropilene o poliammide, con spessore compreso tra 0,5 mm e 5 mm;

- un eventuale terzo strato di barriera, costituito da un qualsiasi polimero plastico, una resina o un tessuto, di spessore compreso tra 0,3 mm e 2 mm, posto in una posizione intermedia del primo strato in tessuto di fibra di carbonio.

Nella forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il secondo strato plastico è costituito da poliammide 6 o 66 eventualmente addizionata di fibra di vetro.

La realizzazione della componente del vano motore così composta avviene tramite un comune processo di costampaggio in cui il primo strato in tessuto di fibra di carbonio viene posizionato all’interno di un comune stampo per lo stampaggio a iniezione.

Il materiale plastico viene successivamente retro-iniettato in corrispondenza del lato interno del primo strato in tessuto di fibra di carbonio.

Eventualmente, detto strato plastico può presentare sul suo lato esterno dei recessi di alleggerimento, preferibilmente di forma circolare, che contribuiscono all’eliminazione del peso non indispensabile dalle componenti di un’auto.

Vantaggiosamente, la trama del primo strato in fibra di carbonio è tale da consentire la penetrazione del materiale plastico, quando ancora fuso viene iniettato nello stampo, per una profondità corrispondente ad un valore compreso tra il 2% ed il 30% dello spessore del primo strato in tessuto di fibra di carbonio. Ancora più preferibilmente la profondità di penetrazione sarà compresa tra il 10% ed il 20% dello spessore del primo strato.

In una forma di realizzazione ancora più vantaggiosa della componente del vano motore oggetto della presente invenzione, il primo strato in tessuto di fibra di carbonio è costituito da una prima porzione e da una seconda porzione differenziate per la trama che, nella prima porzione è più ampia e nella seconda porzione è più fitta.

Questa differenziazione è volta a rallentare progressivamente fino ad arrestare la penetrazione del materiale plastico all’interno della fibra di carbonio, ottenendo il manufatto desiderato.

In alcune versioni ancora più vantaggiose della componente motore di seguito dettagliatamente descritta, sono inclusi nel costampato anche degli inserti metallici che, a seconda del posizionamento, possono avere due scopi: funzione anti-schiacciamento della componente così realizzata, oppure detti inserti metallici possono essere le cerniere che servono al sollevamento della cover del vano motore.

Eventualmente, nel costampaggio della componente può anche essere inserito un riparo calore in alluminio di quelli appartenenti alla tecnica nota.

Vantaggiosamente, per le caratteristiche dei materiali che la compongono, la componente del vano motore della presente invenzione può anche avere funzione di assorbimento acustico e/o funzione antifiamma.

I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora più chiari grazie alle figure annesse e alla relativa descrizione dettagliata.

Descrizione delle figure

L’invenzione verrà qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l’ausilio delle figure annesse, nelle quali:

- FIGURA 1 mostra una forma di realizzazione a tre strati, in cui si vedono gli inserti metallici 4 che conferiscono una maggiore rigidezza strutturale alla componente costituita da primo strato in tessuto di fibra di carbonio 1 e secondo strato plastico 2.

- FIGURA 2 illustra una forma di realizzazione più complessa della componente vano motore della presente invenzione in cui il primo strato di tessuto di fibra di carbonio 1 ha una prima porzione 1.a a contatto con il secondo strato plastico 2, una seconda porzione 1.b verso il lato esterno 1.1 e la barriera 3 è posta in una posizione intermedia all’interno del primo strato di tessuto di fibra di carbonio 1. Sul lato esterno del secondo strato plastico 2 sono visibili i recessi 2.a di alleggerimento.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

La presente invenzione verrà ora illustrata a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo o vincolante, ricorrendo alle figure le quali illustrano alcune realizzazioni relativamente al presente concetto inventivo.

Con riferimento alla FIG. 1 è mostrata una prima versione della componente del vano motore in oggetto. Essa è costituita da due soli strati: un primo strato in tessuto di fibra di carbonio 1 e, in corrispondenza del lato interno 1.2 di quest’ultimo, uno strato plastico 2.

Al fine del risparmio di materiale e di alleggerimento di ogni componente costitutiva del veicolo, detto secondo strato plastico 2 può presentare dei recessi 2.a di alleggerimento configurati nel modo più ampio possibile senza inficiare la resistenza meccanica della componente così realizzata.

Si vedono sezionati gli inserti metallici 4 che, a seconda del futuro posizionamento della componente così realizzata all’interno del vano motore, possono avere funzione strutturale, di sostegno al primo strato in fibra di carbonio 1 e/o funzione di cerniera per l’apertura della cover del motore.

Nella FIG. 2 è mostrata la presenza di un possibile strato aggiuntivo costituito da una barriera 3 realizzata in un qualsiasi polimero plastico in un tessuto o in una resina collocata internamente allo spessore dello strato in tessuto di fibra di carbonio 1. Detta barriera 3 è atta ad arrestare l’infiltrazione del polimero termoplastico costituente il secondo strato plastico 2 all’interno del primo strato in tessuto di fibra di carbonio 1.

Detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio 1 ha spessore compreso tra 0,5 mm e 20 mm e la sua grammatura è compresa tra 100 g/m<2 >e 1.000 g/m<2>.

In una forma di realizzazione preferita la grammatura è pari a 500 g/m<2>.

In una ulteriore forma di realizzazione preferita la grammatura è pari a 300 g/m<2>. Il secondo strato 2 è costituito da un polimero termoplastico, preferibilmente polipropilene o poliammide, ancora più preferibilmente poliammide 6 o 66, ed ha spessore compreso tra 0,5 mm e 5 mm.

Eventualmente detto polimero termoplastico può essere precedentemente additivato di fibra di vetro.

La realizzazione della componente del vano motore avviene mediante la tecnica nota del costampaggio, in un comune stampo a iniezione.

In una prima fase si colloca il primo strato in tessuto di fibra di carbonio 1 all’interno dello stampo. Successivamente, dopo la chiusura dello stampo, viene iniettato il materiale plastico fuso in corrispondenza del lato interno 1.2 della fibra di carbonio 1.

La tessitura delle fibre del primo strato 1 è tale da consentire la penetrazione del materiale plastico ancora allo stato fluido per una profondità compresa tra il 2% ed il 30% dello spessore del primo strato in tessuto di fibra di carbonio 1 a partire dal suo lato interno 1.2.

Ancora più preferibilmente la plastica penetra nella fibra per il 10%-20% del suo spessore.

Allo scopo di controllare al meglio la compenetrazione dei due materiali, caratteristica che rende monolitica la componente vano motore, il primo strato in tessuto di fibra di carbonio 1 può essere configurato con una differenziazione della trama.

In questo caso esso sarà costituito da una prima porzione 1.a, in prossimità di detto lato interno 1.2, dotata di una trama più ampia atta a facilitare la penetrazione del materiale plastico 2 fino alla profondità desiderata. Una seconda porzione 1.b, invece, in prossimità del lato esterno 1.1, sarà dotata di una trama più fitta atta a rallentare progressivamente ed infine bloccare la penetrazione del materiale plastico 2 durante detto costampaggio.

Sulla base delle proprietà dei materiali selezionati e dei loro spessori e lavorazioni, si può ottenere anche la fonoassorbenza e la resistenza al fuoco della componente vano motore oggetto della presente invenzione.

Qualora le elevate temperature di esercizio lo richiedano, la componente può includere un ulteriore strato costituito da un riparo calore in alluminio, anch’esso costampato.

È infine chiaro che all’invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela che è fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims

Rivendicazioni 1. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1) costituito da un foglio di spessore compreso tra 0,5 mm e 20 mm e di grammatura compresa tra 100 g/m<2 >e 1.000 g/m<2>, atto ad essere posizionato all’interno di un comune stampo per lo stampaggio a iniezione prima dell’iniezione di - un secondo strato plastico (2), costituito da un qualsiasi polimero termoplastico, con spessore compreso tra 0,5 mm e 5 mm, atto ad essere realizzato mediante retro-iniezione in detto stampo per stampaggio a iniezione contenente detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1) determinando un processo di costampaggio; detta retro-iniezione avvenendo in corrispondenza di un lato interno (1.2) di detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1); detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1) essendo dotato di una trama delle fibre atta a consentire la penetrazione di detto secondo strato plastico (2), durante il processo di costampaggio, per uno spessore predeterminato a partire da detto lato interno (1.2) di detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1).
2. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un terzo strato di barriera (3), costituito da un qualsiasi polimero plastico o una resina o un tessuto atto ad essere posizionato in una posizione intermedia all’interno di detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1); detto strato di barriera (3) avendo spessore compreso tra 0,3 mm e 2 mm.
3. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che dette strato plastico (2) è costituito in polipropilene o poliammide.
4. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1) è costituito da una prima porzione (1.a), in prossimità di detto lato interno (1.2), dotata di una trama più ampia atta a facilitare la penetrazione del polimero plastico (2) durante detto costampaggio fino allo spessore desiderato; detto primo strato di tessuto in fibra di carbonio (1) essendo altresì costituito da una seconda porzione (1.b), in prossimità del lato esterno (1.1), dotata di una trama più fitta atta a rallentare progressivamente ed infine bloccare la penetrazione del polimero plastico (2) durante detto costampaggio.
5. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che, durante il costampaggio, la penetrazione del materiale plastico fuso all’interno del primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1) raggiunge una profondità compresa tra il 2% ed il 30% dello spessore di detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1).
6. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto secondo strato plastico (2) è dotato di una pluralità di recessi (2.a) di alleggerimento.
7. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1) è dotato di una pluralità di inserti metallici (4) costampati al suo interno, atti a fungere da supporto strutturale.
8. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto primo strato in tessuto di fibra di carbonio (1) è dotato di almeno un inserto metallico (4) costampato lateralmente, atto a fungere da cerniera.
9. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di essere integralmente antifiamma.
10. Componente vano motore a strati costampati per veicoli, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di possedere proprietà di fonoassorbenza.