IT202100001028A1

IT202100001028A1 - Asta smorzante per veicoli

Info

Publication number: IT202100001028A1
Application number: IT102021000001028A
Authority: IT
Inventors: Vincenzo Massarelli
Original assignee: Mecaer Aviation Group S P A
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-07-21
Also published as: WO2022157709A1; EP4281682A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?ASTA SMORZANTE PER VEICOLI?

SETTORE TECNICO

La presente invenzione ? relativa ad un?asta smorzante per veicoli.

La presente invenzione trova una sua applicazione preferita, bench? non esclusiva, nei veicoli aeronautici. A tale applicazione si far? riferimento nel seguito a titolo esemplificativo, essendo peraltro chiaro che l?asta smorzata dell?invenzione potrebbe essere utilizzata per altri scopi veicolari.

STATO DELL?ARTE NOTA

E? noto che nei veicoli aeronautici alcuni elementi dei medesimi siano collegati tramite aste. Tali aste sono provviste dunque di rispettive porzioni d?estremit? definenti porzioni di ancoraggio ai rispettivi elementi da collegare ed una porzione centrale da cui tali porzioni d?estremit? sono portate.

Chiaramente, qualora uno degli elementi collegati dall?asta sia vibrante, tale vibrazione sar? trasmessa dall?asta all?altro elemento, propagando cos? la vibrazione. Tali vibrazioni chiaramente aumentano il rumore veicolare nonch? riducono la vita utile a fatica degli elementi collegati.

E? dunque nota l?esigenza di ridurre la trasmissione di vibrazione tra elementi collegati da aste nei veicoli aeronautici.

Per ovviare a tale problema, ? noto inserire materiale smorzante tra le porzioni d?estremit? e la porzione centrale.

Tuttavia tale soluzione non riesce a smorzare efficientemente le vibrazioni in quanto sono trasmesse lungo una direzione parallela all?asse longitudinale dell?asta e su di un?area di contatto esigua.

E? dunque sentita l?esigenza di migliorare l?efficienza dello smorzamento di un?asta di collegamento di elementi di un veicolo aeronautico, in particolare mantenendo i medesimi requisiti strutturali e senza aumentarne il peso od i costi.

Scopo della presente invenzione ? soddisfare le esigenze sopra esposte in modo ottimizzato ed economico.

SOMMARIO DELL?INVENZIONE

Il suddetto scopo ? raggiunto da un?asta smorzante come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati nei quali:

? figura 1 ? una vista prospettica di un?asta smorzante secondo l?invenzione;

? figura 2 ? una vista in sezione dell?asta di figura 1 secondo la linea II-II;

? figura 3 ? una vista in sezione trasversale dell?asta di figura 2 secondo la linea III-III;

? figura 4 ? una vista schematica ingrandita della sezione di figura 3;

? figura 5 ? una vista prospettica esplosa, con parti rimosse per chiarezza, dell?asta di figura 1; e

? figura 6 ? una vista schematica in sezione, ingrandita rispetto a figura 2.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE

In figura 1, il riferimento 1 indica globalmente un?asta smorzante secondo l?invenzione configurata per collegare un primo ed un secondo elemento di un veicolo (non illustrati), ad esempio aeronautico, tra di loro.

L?asta 1 comprende essenzialmente un corpo intermedio 2, un primo elemento di ancoraggio 3 ed un secondo elemento di ancoraggio 4, in particolare il primo ed il secondo elemento di ancoraggio 3, 4 sono portati dal corpo intermedio 2.

In particolare, il corpo intermedio 2 ha forma prismatica, preferibilmente cava e pi? preferibilmente cilindrica, estendentesi lungo un asse longitudinale A. Dunque il corpo intermedio 2 definisce una prima porzione d?estremit? 2? ed una seconda porzione d?estremit? 2??, longitudinalmente opposta alla prima, configurate rispettivamente per portare il primo ed il secondo elemento d?ancoraggio 3, 4.

Secondo quanto sopra descritto, il corpo intermedio 2 definisce una cavit? cilindrica 5passante lungo l?asse A l?elemento intermedio 2 stesso. Quest?ultimo definisce dunque una superficie esterna 2a ed una superficie interna 2b.

Entrambi tra il primo ed il secondo elemento d?ancoraggio 3, 4 definiscono una porzione di ancoraggio 3?, 4? configurata per consentire il collegamento con il rispettivo primo e secondo elemento del veicolo da collegare tra loro ed una porzione di accoppiamento 3??, 4?? configurata per consentire il collegamento del primo e secondo elemento d?ancoraggio al corpo intermedio 2. In particolare, la porzione di ancoraggio 3?, 4? e la porzione di accoppiamento 3??, 4?? sono realizzate d?un sol pezzo.

Secondo quanto illustrato a titolo esemplificativo, la porzione d?ancoraggio 3? del primo elemento d?ancoraggio 3 definisce un anello, configurato ad esempio per essere collegato ad un perno solidale al primo elemento mentre la porzione d?ancoraggio 4? del secondo elemento d?ancoraggio 4 definisce una piastra configurata per essere rigidamente collegata al secondo elemento, ad esempio tramite elementi filettati.

Secondo un aspetto dell?invenzione, la porzione di accoppiamento 3?? del primo elemento d?ancoraggio 3 ? fissata solidalmente alla sola superficie interna 2b del corpo intermedio 2 mentre la porzione di accoppiamento 4?? del secondo elemento d?ancoraggio 4 ? fissata alla sola superficie esterna 2a del corpo intermedio 2.

In particolare le porzioni di accoppiamento 3??, 4?? sono fissate alla rispettiva superficie del corpo intermedio 2 per attrito. In maggior particolare, gli elementi d?ancoraggio 3, 4 sono realizzati in materiale metallico mentre il corpo intermedio 2 ? realizzato in materiale composito.

Secondo la forma realizzativa illustrata, la porzione di accoppiamento 3?? definisce un perno 6 atto ad inserirsi nella sede 5 a contatto con la superficie interna 2a mentre la porzione di accoppiamento 4?? definisce un manicotto 7 atto ad avvolgere esternamente la superficie 2b esterna del corpo intermedio.

Vantaggiosamente, il materiale metallico degli elementi di ancoraggio 3, 4 ha dilatazione termica maggiore rispetto al materiale composito del corpo intermedio 2. Conseguentemente ? possibile realizzare il fissaggio per attrito andando a dimensionare gli elementi di ancoraggio 3,4 di modo che le loro porzioni di accoppiamento 3??, 4?? abbiano un diametro maggiore/minore rispettivamente al diametro interno/esterno del corpo intermedio 2 e scaldando gli elementi di ancoraggio 3,4 ed il corpo intermedio 2 fino a quando la differente dilatazione termica ne permette l?accoppiamento reciproco quando ritornati a temperatura ambiente. Vantaggiosamente pu? essere previsto uno strato di adesivo, preferibilmente epossidico, tra gli elementi di ancoraggio 3,4 ed il corpo intermedio 2.

Preferibilmente, il primo ed il secondo elemento d?ancoraggio 3, 4 sono collegati ulteriormente al corpo intermedio 2 grazie a rispettivi mezzi di collegamento d?emergenza 8 configurati per mantenere il collegamento tra il rispettivo elemento d?ancoraggio 3, 4 ed il corpo intermedio 2 qualora questo sia compromesso.

Vantaggiosamente tali mezzi di collegamento d?emergenza 8 comprendono elementi filettati 9 alloggiati in rispettive aperture 10 realizzate attraversanti radialmente le porzioni di ancoraggio 3, 4 ed il corpo intermedio 2. Preferibilmente, tali aperture 10 sono in numero di tre e circonferenzialmente angolarmente equispaziate tra loro attorno all?asse A dell?asta 1, come visibile in figura 3.

Nel caso illustrato gli elementi filettati 9 comprendono una vite configurata per accoppiarsi, da parte opposta dell?asta 1, ad un bullone configurata per serrare l?elemento filettato 9 cos? fornendo una forza compressiva tra il rispettivo elemento d?ancoraggio 3, 4 ed il corpo intermedio 2. Alternativamente i mezzi di collegamento d?emergenza possono comprendere chiodi di tipo ?hi-lock?.

In particolare, facendo riferimento alla schematica figura 4, il corpo intermedio 2 comprende una porzione esterna 11, una porzione interna 12 ed una porzione intermedia 13 rispetto ad una direzione radiale dall?asse A. La porzione interna ed esterna 11, 12 sono entrambe di forma cilindrica e coassiali tra loro attorno all?asse A e delimitano radialmente la porzione intermedia, anch?essa dunque di forma cilindrica e coassiale all?asse A.

Vantaggiosamente, le porzioni interna ed esterna 11, 12 sono realizzate in resina epossidica, preferibilmente rinforzata a fibre di carbonio. In particolare, la temperatura di reticolazione del carbonio pu? essere di 130? con spessore compreso preferibilmente tra 0,40 e 0,50 mm, pi? preferibilmente 0,45 mm. Preferibilmente gli strati 11, 12 possono altres? comprendere, in corrispondenza delle porzioni terminali 2?, 2??, delle fibre di vetro per migliorare la protezione a corrosione degli strati 11, 12 ove in collegamento con gli elemento d?ancoraggio 3, 4.

Vantaggiosamente, la porzione intermedia 13 ? realizzata in materiale dalle propriet? smorzanti dal punto di vista vibrazionale, preferibilmente in una spugna in materiale polimerico, preferibilmente neoprenica o siliconica.

Vantaggiosamente, la porzione intermedia 13 ? collegata alle porzioni interna ed esterna 11, 12 tramite uno strato 14 adesivo. In particolare lo strato adesivo ha uno spessore radiale costante, preferibilmente compreso tra 0,1 e 0,3 mm, pi? preferibilmente 0,2 mm.

Vantaggiosamente lo strato 14 adesivo ? epossidico. Si nota, in particolare, il corpo intermedio 2 fornisce una resistenza complessiva pari a 100000 N.

Tra ogni elemento d?ancoraggio 3, 4 ed il corpo intermedio 2 sono altres? previsti spallamenti 16, 17 configurati per limitare la forza trasmessa, per taglio, tra gli strati interni ed esterni 11, 12 del corpo intermedio 2. In particolare, per come geometricamente costituita la forma di realizzazione esemplificativa qui descritta, un primo spallamento 16 ? previsto tra il corpo 2 e la porzione d?accoppiamento 3?? del primo elemento d?ancoraggio 3, ad esempio realizzato tramite una flangia estendentesi dal perno di quest?ultimo, ed un secondo spallamento 17 ? previsto tra il corpo 2 e la porzione d?accoppiamento 4?? del primo elemento d?ancoraggio 4, ad esempio realizzato come una diminuzione di dimensione radiale della sede interna definita dal manicotto di quest?ultima..

Ciascuno spallamento 16, 17 ? assialmente distanziato lungo l?asse A dal corpo 2 di una distanza x, y, vantaggiosamente di 1 mm, e pu? risultare a contatto con esso qualora la forza trasmessa tra gli elementi di ancoraggio 3, 4 superi una soglia predefinita. Oltre tale soglia, essendo gli strati a contatto assiale tra gli elementi di ancoraggio 3, 4, il carico sarebbe dunque un mero carico normale anzich? un carico di taglio.

In particolare, l?asta 1 pu? essere realizzata attraverso le fasi di fabbricazione seguenti: preparazione per esfoliazione dello strato intermedio smorzante;

? Montaggio degli elementi costituenti l?asta ed il corpo intermedio 2,

? Esecuzione di un trattamento termico di riscaldamento; ?Esecuzione di un trattamento termico di mantenimento; e ?Esecuzione di un trattamento termico di raffreddamento. In particolare, la preparazione prevede attivazione chimica per acetone.

In particolare, il trattamento di riscaldamento prevede un riscaldamento con gradiente termico di 2? o 3? C al minuto sino a circa 130?C, la fase di mantenimento prevede il mantenimento della precedente temperatura per 75-120 minuti ad una pressione di 0,3 MPa e la fase di raffreddamento, fino a 60? con un gradiente termico di 2? o 3? C al minuto con successivo raffreddamento libero in ambiente.

Il funzionamento della forma di realizzazione dell?asta sopra descritta ? il seguente.

Uno sforzo compressivo tra il primo ed il secondo elemento collegate all?asta 1 viene trasmesso agli elementi di ancoraggio 3, 4. Questi, tramite le rispettive porzioni di accoppiamento 3??, 4?? trasmettono il carico normale lungo l?asse A, rispettivamente, alle porzioni interne ed esterna del corpo intermedio 2.

Siccome lo sforzo normale viene impartito nel corpo intermedio 2 tra due porzioni 11, 12 che non sono rigidamente a contatto tra loro, lo sforzo normale viene traferito obbligatoriamente per taglio attraverso lo strato smorzante 13. In questo modo, ? garantita un?ottima performance di smorzamento delle vibrazioni ed al contempo viene garantita la corretta trasmissione del carico.

In caso di sforzo eccessivo, cio? nel caso in cui lo sforzo di taglio nello strato smorzante possa essere superiore a quello derivanti dalle caratteristiche meccaniche dello strato stesso, la presenza degli spallamenti 16, 17 permette di mettere a diretto contatto entrambi gli strati 11, 12 con ciascuno degli elementi di ancoraggio 3,4 permettendo la trasmissione degli sforzi in direzione normale tra questi ultimi.

Andando dunque a variare il modulo di elasticit? trasversale ed il modulo di taglio dello strato 13 ? possibile andare ad ottimizzare lo smorzamento dell?asta 1 a seconda delle dimensioni della stessa e dei carichi a cui ? sottoposta.

Da quanto precede, risultano evidenti i vantaggi di un?asta smorzante secondo l?invenzione.

Grazie all?asta smorzante secondo l?invenzione ? possibile smorzare in modo ottimizzato le vibrazioni tra due elementi da collegare tra loro di un veicolo.

In particolare, le ottime caratteristiche smorzanti sono ottenute in modo diffuso, economico e compatto senza aggravi di peso.

Ancora, le ottime caratteristiche smorzanti non inficiano le caratteristiche strutturali dell?asta rispetto ad aste note.

Grazie all?uso degli spallamenti sopra illustrati ? possibile andare ad aumentare il massimo carico di punta trasmissibile dall?asta 1.

Risulta infine chiaro che all?asta smorzante secondo la presente invenzione possono essere apportate modifiche e varianti che tuttavia non escono dall?ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.

In particolare la geometria del corpo intermedio 2, degli elementi di ancoraggio 3,4 pu? variare.

Similmente i mezzi di fissaggio 8 possono essere assenti o essere realizzati differentemente.

Ancora, i materiali di cui ? realizzato il corpo intermedio 2 possono variare secondo i limiti rivendicati.

Claims

RIVENDICAZIONI

1.- Asta smorzante (1) configurata per collegare un primo ed un secondo elemento di un veicolo, detta asta (1) comprendendo un corpo intermedio (2) ed un primo ed un secondo elementi d?ancoraggio (3, 4) portati da detto corpo intermedio (2),

ciascuno di detti primo e secondo elementi d?ancoraggio (3,4) definendo una porzione di ancoraggio (3?, 4?) configurata per cooperare rispettivamente con i detti primo e secondo elemento di un veicolo ed una porzione di accoppiamento (3??, 4??) configurata per cooperare a contatto con detto corpo intermedio (2),

detto corpo intermedio (2) essendo realizzato in materiale composito ed estendentesi longitudinalmente lungo un asse (A) longitudinale di detto corpo intermedio (2) e comprendendo uno strato esterno (11), uno strato interno (12) in direzione radiale rispetto a detto asse (A) ed uno strato intermedio (13) in materiale smorzante posto radialmente tra detto strato esterno (11) e detto strato interno (12) e collegante tra loro questi ultimi,

uno di dette porzione di accoppiamento (3??, 4??) essendo collegata a contatto con uno tra detti strato interno ed esterno (12), e l?altra di dette porzione di accoppiamento (3??, 4??) essendo collegata a contatto con l?altro tra detti strato interno ed esterno (11, 12) di modo che un carico agente tra detti primo ed un secondo elementi d?ancoraggio (3, 4) sia trasmesso come sforzo di taglio attraverso detto strato intermedio (13).

2.- Asta secondo la rivendicazione 1, in cui detto collegamento a contatto di dette porzioni d?accoppiamento (3??, 4??) con il rispettivo strato interno od esterno (11, 12) ? un collegamento per attrito.

3.- Asta secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto collegamento a contatto di dette porzioni d?accoppiamento (3??, 4??) con il rispettivo strato interno od esterno (11, 12) comprende un collegamento per adesivo.

4.- Asta secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui detto corpo intermedio (2) ha forma cilindrica di asse (A).

5.- Asta secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui detto corpo intermedio (2) ? cavo lungo detto asse (A).

6.- Asta secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui detti strati interni ed esterni (11, 12) sono realizzati in una resina epossidica.

7.- Asta secondo la rivendicazione 6, cui detta resina epossidica ? rinforzata a fibre di carbonio.

8.- Asta secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui detto strato intermedio (13) ? realizzato in materiale polimerico.

9.- Asta secondo la rivendicazione 8, in cui detto strato intermedio (13) ? una spugna neoprenica o siliconica.

10.- Asta secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui detti strati esterno ed interno (11, 12) e detto strato intermedio (13) sono tra loro collegati per mezzo di un adesivo.

11.- Asta secondo la rivendicazione 10, in cui detto adesivo ? epossidico.

12.- Asta secondo una della precedenti rivendicazioni, comprendente mezzi di collegamento d?emergenza (8) configurati per mantenere il collegamento tra detti elementi d?ancoraggio (3, 4) e detto corpo intermedio (2) qualora il loro collegamento per contatto sia compromesso.

13.- Asta secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui tra dette porzioni d?accoppiamento (3??, 4??) e detti strati (11, 12) sono realizzati rispettivi spallamenti (16, 17), detti spallamenti (16, 17) essendo distanziati da detti strati (11, 12) di una distanza (x, y) assiale prefissata di da permettere la trasmissione di un carico agente tra detti primo ed un secondo elementi d?ancoraggio (3, 4) tramite uno sforzo normale agente su detto corpo intermedio (2) quando detto carico supera una soglia prefissata.

14.- Asta secondo la rivendicazione 13, in cui detta soglia prefissata corrisponde ad un massimo sforzo di taglio sostenibile da detto strato intermedio (13).