ITBO20100351A1 - Metodo di controllo di un veicolo stradale in caso di urto e veicolo stradale funzionante secondo tale metodo di controllo - Google Patents

Metodo di controllo di un veicolo stradale in caso di urto e veicolo stradale funzionante secondo tale metodo di controllo Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“METODO DI CONTROLLO DI UN VEICOLO STRADALE IN CASO DI URTO E VEICOLO STRADALE FUNZIONANTE SECONDO TALE METODO DI CONTROLLOâ€
SETTORE DELLA TECNICA
La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo di controllo di un veicolo stradale in caso di urto e ad un veicolo stradale funzionante secondo tale metodo di controllo.
La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione ad una automobile sportiva, cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.
ARTE ANTERIORE
Per contenere la dimensione della sezione frontale (e quindi la resistenza aerodinamica all’avanzamento), per conferire un aspetto sportivo, e per ridurre la massa complessiva il volume dell’abitacolo di una automobile sportiva deve essere quanto più possibile ridotto compatibilmente con l’esigenza di garantire abitabilità ed ergonomia almeno accettabili e soprattutto un adeguato livello di sicurezza agli occupanti in caso di urto. Normalmente, la necessità di rispettare gli standard di sicurezza in caso di urto à ̈ la necessità che in generale più contrasta la riduzione delle dimensioni dell’abitacolo: infatti, le componenti strutturali del telaio che presentano una elevatissima rigidità devono essere il più possibile lontane dagli occupanti dell’abitacolo (ed in particolare dalla testa degli occupanti dell’abitacolo) per evitare che in caso di urto gli occupanti dell’abitacolo impattino contro tali componenti strutturali del telaio.
Gli standard di sicurezza degli Stati Uniti (anche di molti altri paesi come Canada e Corea del Sud) richiedono l’esecuzione di urti di verifica che prevedono l’utilizzo di manichini appositamente strumentati non cinturati (cioà ̈ privi delle cinture di sicurezza): l’assenza dell’azione di ritegno garantita dalla cintura di sicurezza in caso di urto frontale permette all’occupante dell’abitacolo di avanzare quasi in volo libero verso l’anteriore dell’automobile e tale avanzamento “in volo libero†viene rallentato dall’azione degli airbag frontali e dall’azione di ritenuta della plancia e del sedile. Durante l’avanzamento “in volo libero†sopra descritto, la testa dell’occupante segue una traiettoria che rappresenta uno dei vincoli fondamentali che la progettazione dell’abitacolo di una automobile sportiva deve rispettare; infatti, la traiettoria della testa presenta una componente di spostamento orizzontale verso l’anteriore dell’automobile ed una componente di spostamento verticale verso l’alto: ne deriva, in caso di abitacolo non sufficientemente spazioso (particolarmente in altezza), il pericolo di impatto violento della testa dell’occupante contro la traversa superiore del parabrezza (che à ̈ una componente strutturale del telaio e quindi presenta una elevatissima rigidità) con conseguente rischio per la sopravvivenza dell’occupante dell’abitacolo.
Attualmente, l’unica soluzione nota per evitare un impatto violento della testa dell’occupante dell’abitacolo contro la traversa superiore del parabrezza in caso di urto frontale non cinturato à ̈ di aumentare la distanza verticale esistente tra la testa dell’occupante dell’abitacolo e la traversa superiore del parabrezza, cioà ̈ di aumentare l’altezza del tetto dell’abitacolo (con conseguente aumento del volume dell’abitacolo che produce gli effetti indesiderati sopra descritti) oppure di ridurre l’altezza del sedile anteriore (con conseguente riduzione della comodità e dell’ergonomia del sedile anteriore stesso).
DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE
Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo di controllo di un veicolo stradale in caso di urto ed un veicolo stradale funzionante secondo tale metodo di controllo, i quali metodo di controllo e veicolo stradale siano privi degli inconvenienti sopra descritti e siano nel contempo di facile ed economica realizzazione.
Secondo la presente invenzione vengono forniti un metodo di controllo di un veicolo stradale in caso di urto ed un veicolo stradale funzionante secondo tale metodo di controllo in accordo con quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:
· la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di un veicolo stradale che implementa il metodo di controllo della presente invenzione;
· la figura 2 Ã ̈ una vista schematica di una sospensione del veicolo stradale della figura 1;
· la figura 3 Ã ̈ una vista schematica di un circuito idraulico collegato alla sospensione della figura 2; e · le figure 4-5 sono due viste schematiche e laterali del veicolo stradale della figura 1 rispettivamente prima e dopo un urto frontale.
FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE
Nella figura 1, con il numero 1 Ã ̈ indicato nel suo complesso un veicolo stradale provvisto di due ruote 2 anteriori e di due ruote 3 posteriori motrici, che ricevono la coppia motrice da un motore 4 termico a combustione interna disposto in posizione posteriore.
Il veicolo 1 stradale comprende un telaio 5 che alloggia centralmente un abitacolo 6, il quale à ̈ delimitato frontalmente da un parabrezza 7 e può ospitare, oltre al guidatore, un solo passeggero. Il veicolo 1 stradale comprende quattro sospensioni 8 ad assetto regolabile che mantengono il telaio 5 sospeso sulle corrispondenti ruote 2 e 3 e possono venire espanse o contratte per variare l’altezza del telaio 5 rispetto al suolo. Il veicolo 1 stradale comprende almeno un sensore 9 di urto che à ̈ tipicamente costituito da un accelerometro ed à ̈ in grado di rilevare un urto quando la decelerazione a cui à ̈ sottoposto il veicolo 1 stradale supera un valore di soglia predeterminato. Infine, il veicolo 1 stradale comprende una unità 10 di controllo che riceve il segnale dal sensore 9 di urto e, in caso di urto frontale di intensità relativamente elevata, attiva degli airbag 11 frontali dell’abitacolo 6.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, ciascuna sospensione 8 comprende un elemento elastico 12 (tipicamente una molla), un ammortizzatore 13 idraulico, ed un attuatore 14 idraulico che viene comandato per espandersi o contrarsi e quindi di conseguenza per espandere o contrarre la sospensione 8 in modo da variare l’altezza del telaio 5 rispetto al suolo. Secondo quanto illustrato nelle figura 3, l’attuatore 14 idraulico di ciascuna sospensione 8 à ̈ azionato da un circuito 15 idraulico comprendente un serbatoio 16 contenente olio a bassa pressione (tipicamente pressione ambiente) ed un accumulatore 17 che contiene un volume di olio ad alta pressione ed à ̈ mantenuto in pressione da una pompa 18 che pesca direttamente nel serbatoio 16. Per l’attuatore 14 idraulico di ciascuna sospensione 8, il circuito 15 idraulico comprende una corrispondente valvola 19 a cassetto che à ̈ servocomandata ed à ̈ selettivamente atta a mantenere le due camere dell’attuatore 14 idraulico isolate per mantenere costante la posizione dell’attuatore 14 idraulico (quindi della sospensione 8) oppure a collegare le due camere dell’attuatore 14 idraulico rispettivamente al serbatoio 16 ed all’accumulatore 17 o viceversa per variare la posizione dell’attuatore 14 idraulico (quindi della sospensione 8).
L’unità 10 di controllo che riceve il segnale dal sensore 9 di urto e, in caso di urto frontale di intensità relativamente elevata, attiva gli airbag 11 frontali dell’abitacolo 6 à ̈ anche collegata (direttamente o indirettamente) alle valvole 19 a cassetto del circuito 15 idraulico per pilotare gli attuatori 14 idraulici delle sospensioni 8 e quindi controllare l’altezza dal suolo del telaio 5 del veicolo 1 stradale. In caso di urto (normalmente, ma non obbligatoriamente, in caso di urto frontale), l’unità 10 di controllo solleva il telaio 5 rispetto al suolo espandendo almeno una parte delle sospensioni 8. Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità 10 di controllo utilizza lo stesso comando utilizzato per attivare gli airbag 11 frontali dell’abitacolo 6 anche per comandare l’espansione di almeno una parte delle sospensioni 8 per sollevare il telaio 5 rispetto al suolo in caso di un urto frontale.
Tale modalità operativa à ̈ illustrata nelle figure 4 e 5: si osservi come il telaio 5 à ̈ più basso rispetto al suolo immediatamente prima dell’urto frontale contro l’ostacolo 20 (figura 4) ed à ̈ decisamente più alto rispetto al suolo (cioà ̈ à ̈ stato sollevato) immediatamente dopo l’urto frontale contro l’ostacolo 20 (figura 5).
Per sollevare il telaio 5 rispetto al suolo in caso di urto, l’unità 10 di controllo può espandere tutte e quattro le sospensioni 8 (come illustrato nella figura 5), oppure in alternativa potrebbe espandere solo una parte delle sospensioni 8 (tipicamente solo le sospensioni 8 anteriori). L’espansione delle sole sospensioni 8 anteriori à ̈ già sufficiente, in quanto imprime il sollevamento alla parte anteriore del veicolo 1 stradale in cui si trovano gli occupanti dell’abitacolo 6. Inoltre, L’espansione delle sole sospensioni 8 anteriori presenta il vantaggio di richiedere una minore quantità di “energia idraulica†(cioà ̈ l’utilizzo di “energia idraulica†viene dimezzato) e quindi à ̈ possibile ridurre la dimensione dell’accumulatore 17 circuito 15 idraulico con un conseguente risparmio di peso e di ingombro.
In caso di urto frontale non cinturato (cioà ̈ se durante l’urto frontale gli occupanti dell’abitacolo 6 non sono legati con le cinture di sicurezza e quindi non sono vincolati al telaio 5), gli occupanti dell’abitacolo 6 in assenza dell’azione di ritegno garantita dalle cinture di sicurezza avanzano quasi in volo libero verso l’anteriore del veicolo 1 stradale e tale avanzamento “in volo libero†viene rallentato dall’azione degli airbag 11 frontali e dall’azione di ritenuta della plancia e dei sedili. Durante l’avanzamento “in volo libero†sopra descritto, la testa degli occupanti dell’abitacolo 6 segue una traiettoria presentate una componente di spostamento orizzontale verso l’anteriore del veicolo 1 stradale ed una componente di spostamento verticale verso l’alto: ne deriva, in caso di abitacolo 6 non sufficientemente spazioso (particolarmente in altezza), il pericolo di impatto violento della testa degli occupanti dell’abitacolo 6 contro la traversa superiore del parabrezza 7 (che à ̈ una componente strutturale del telaio 5 e quindi presenta una elevatissima rigidità) con conseguente rischio per la sopravvivenza degli occupanti dell’abitacolo 6. Durante l’avanzamento “in volo libero†sopra descritto gli occupanti dell’abitacolo 6 sono svincolati dal telaio 5 (in quanto non legati dalle cinture di sicurezza), di conseguenza il sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo operato immediatamente dopo l’urto frontale determina un corrispondente spostamento vero l’alto del telaio 5 rispetto agli occupanti dell’abitacolo 6; per effetto del sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo il tetto dell’abitacolo 6 (quindi la traversa superiore del parabrezza 7) si allontana dalla testa degli occupanti dell’abitacolo 6 permettendo alla testa degli occupanti dell’abitacolo 6 di non impattare contro la traversa superiore del parabrezza 7 (ed eventualmente nel caso peggiore solo contro il parabrezza 7). Il parabrezza 7 presenta una rigidità molto inferiore, cioà ̈ una cedevolezza molto superiore, rispetto alla traversa superiore del parabrezza 7 che à ̈ parte del telaio 5 e quindi un eventuale impatto (che generalmente non si verifica) della testa degli occupanti dell’abitacolo 6 contro il parabrezza 7 determina delle conseguenza decisamente meno gravi rispetto ad un analogo impatto contro la traversa superiore del parabrezza 7.
In altre parole, considerando lo stesso urto frontale non cinturato contro l’ostacolo 20, in assenza del sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo operato immediatamente dopo l’urto la testa degli occupanti dell’abitacolo 6 impatta contro la traversa superiore del parabrezza 7 (con esiti potenzialmente fatali), mentre in presenza del sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo operato immediatamente dopo l’urto la testa degli occupanti dell’abitacolo 6 non impatta contro la traversa superiore del parabrezza 7 (con una notevole riduzione delle conseguenze sulla salute degli occupanti dell’abitacolo 6).
Secondo una preferita forma di attuazione, il sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo viene sincronizzato con l’avanzamento degli occupanti dell’abitacolo 6 determinato dalla decelerazione subita dal veicolo 1 stradale in seguito all’urto frontale, in modo tale da garantire che la testa degli occupanti dell’abitacolo 6 non impatti contro la traversa superiore del parabrezza 7.
Secondo una possibile forma di attuazione, l’unità 10 di controllo rileva se le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo 6 sono correttamente allacciate ed attiva il sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo in caso di urto frontale solo se le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo 6 non sono correttamente allacciate. Infatti, quando le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo 6 sono correttamente allacciate gli occupanti dell’abitacolo 6 sono vincolati ai sedili e quindi al telaio 5 (particolarmente quando à ̈ previsto un pretensionamento delle cinture in caso di urto); quindi un sollevamento del telaio 5 dopo l’urto non à ̈ particolarmente utile in quanto gli occupanti dell’abitacolo 6 vengono sollevati insieme al telaio 5. E’ bene precisare che se le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo 6 sono correttamente allacciate (cioà ̈ si verifica un urto cinturato), allora la testa degli occupanti dell’abitacolo 6 non può in alcun modo impattare contro la traversa superiore del parabrezza 7 o contro il parabrezza 7 grazie all’effetto di ritenzione operato dalle cinture di sicurezza.
Secondo una diversa forma di attuazione, à ̈ possibile attivare sempre il sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo in caso di urto frontale indipendentemente dal fatto che le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo 6 siano o non siano correttamente allacciate. A tale proposito à ̈ importante osservare che il sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo in caso di urto frontale può essere inutile quando le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo 6 sono correttamente allacciate, ma in ogni caso non à ̈ mai dannoso.
La descrizione sopra riportata fa esplicito riferimento al caso di urto frontale (cioà ̈ di urto che determina l’attivazione degli airbag frontali 11), ma il sollevamento del telaio 5 rispetto al suolo può venire vantaggiosamente applicato anche al caso di un urto laterale (in questo caso per evitare che la testa degli occupanti dell’abitacolo 6 impatti contro la traversa superiore dei finestrini laterali).
Il sopra descritto metodo di controllo del veicolo 1 stradale in caso di urto presenta numerosi vantaggi.
In primo luogo, il sopra descritto metodo di controllo permette di rilassare (cioà ̈ semplificare) il vincolo di progetto che il design del veicolo 1 stradale deve rispettare rappresentato dalla traiettoria seguita dalla testa di un occupante dell’abitacolo 6 non cinturato in caso di urto (frontale); in questo modo, il veicolo 1 stradale può avere un design estremamente sportivo con conseguente ottimizzazione dell’aspetto estetico, delle sue prestazioni aerodinamiche (minima area della sezione frontale) e delle sue prestazioni dinamiche e di consumo (migliori al diminuire del peso). Senza l’utilizzo del sopra descritto metodo di controllo, la soluzione della problematica di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo 6 relativa all’impatto della testa contro la traversa del parabrezza 7 richiede, in fase di progettazione, un posizionamento più alto della traversa del parabrezza 7 con un conseguente aumento della sezione frontale del veicolo 1 stradale avente ripercussioni negative sullo stile e sulle prestazioni generali del veicolo 1 stradale.
Inoltre, il sopra descritto metodo di controllo à ̈ implementabile anche in un veicolo 1 stradale esistente ad un costo estremamente contenuto in quanto non richiede l’aggiunta di nessun tipo di hardware specifico, ma si limita ad utilizzare, in modo nuovo ed innovativo, l’hardware già normalmente presente (il segnale di apertura degli airbag frontali 11 in caso di urto e le sospensioni 8 ad assetto regolabile).

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo di controllo di un veicolo (1) stradale provvisto di una pluralità di ruote (2, 3), di un telaio (5) che alloggia un abitacolo (6), e di una pluralità di sospensioni (8) che mantengono il telaio (5) sospeso sulle corrispondenti ruote (2,3) e possono venire espanse o contratte per variare l’altezza del telaio (5) rispetto al suolo; il metodo di controllo comprende la fase di rilevare un urto; il metodo di controllo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di sollevare il telaio (5) rispetto al suolo espandendo almeno una parte delle sospensioni (8) quando viene rilevato un urto.
  2. 2) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1 e comprendente la fase di sollevare il telaio (5) rispetto al suolo espandendo tutte le sospensioni (8) quando viene rilevato un urto.
  3. 3) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1 e comprendente la fase di sollevare il telaio (5) rispetto al suolo espandendo solo le due sospensioni (8) anteriori quando viene rilevato un urto.
  4. 4) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3 e comprendente la fase di sollevare il telaio (5) rispetto al suolo espandendo almeno una parte delle sospensioni (8) solo quando viene rilevato un urto frontale.
  5. 5) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4 e comprendente l’ulteriore fase di sincronizzare il sollevamento del telaio (5) rispetto al suolo con l’avanzamento degli occupanti dell’abitacolo (6) determinato dalla decelerazione subita dal veicolo (1) stradale in seguito all’urto.
  6. 6) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 e comprendente l’ulteriore fase di attivare, in seguito all’urto, il sollevamento del telaio (5) rispetto al suolo utilizzando lo stesso comando utilizzato per attivare gli airbag (11) frontali dell’abitacolo (6).
  7. 7) Metodo di controllo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente le ulteriori fasi di: rileva se le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo (6) sono correttamente allacciate; e non attivare, in seguito all’urto, il sollevamento del telaio (5) rispetto al suolo se le cinture di sicurezza degli occupanti dell’abitacolo (6) sono correttamente allacciate.
  8. 8) Veicolo (1) stradale comprendente: una pluralità di ruote (2, 3); un telaio (5) che alloggia un abitacolo (6); una pluralità di sospensioni (8) che mantengono il telaio (5) sospeso sulle corrispondenti ruote (2,3) e possono venire espanse o contratte per variare l’altezza del telaio (5) rispetto al suolo; ed un sensore (9) di urto; il veicolo (1) stradale à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere una unità (10) di controllo che riceve il segnale dal sensore (9) di urto e comanda le sospensioni (8) per sollevare il telaio (5) rispetto al suolo espandendo almeno una parte delle sospensioni (8) quando viene rilevato un urto.
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