ITBO20110137A1 - Assorbitore d'urto per veicoli a motore - Google Patents

Description

ASSORBITORE D’URTO PER VEICOLI A MOTORE

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si inserisce nel settore tecnico relativo agli assorbitori d’urto per veicoli a motore, cosiddetti “crash box†.

Come noto, i crash box sono usualmente interposti fra il puntone anteriore di un autoveicolo e la relativa traversa sacrificale anteriore; in alcuni casi, i crash box sono anche fissati alle traverse sacrificali posteriori.

I crash box comprendono un corpo di deformazione configurato per deformarsi se sottoposto ad una sollecitazione di compressione di una certa entità, per esempio un urto; la funzione dei crash box à ̈ tale che, per urti cosiddetti “a basse velocità†, l’energia cinetica al momento dell’urto venga convertita in energia di deformazione del crash box al fine di salvaguardare l’integrità della struttura dell’autoveicolo. Lo stato dell’arte comprende un assorbitore d’urto per veicoli a motore in cui il corpo di deformazione à ̈ provvisto di due porzioni contrapposte e fissate fra di loro per individuare un membro tubolare avente uno sviluppo oblungo ed avente una pluralità di pareti che si intersecano fra di loro individuando corrispondenti spigoli; ciascuna porzione comprende un semiguscio e due alette di fissaggio disposte rispettivamente alle estremità del semiguscio stesso; almeno una porzione può essere provvista di almeno una nervatura che si sviluppa lungo un percorso perpendicolare rispetto all’asse longitudinale del membro tubolare, la quale nervatura à ̈ conformata per guidare la deformazione plastica del corpo di deformazione e per regolare la quantità di energia necessaria per produrre un certo grado di deformazione del corpo di deformazione a seguito di un urto.

Ciascuna porzione può essere ottenuta dalla piegatura (od anche tramite stampaggio) di una striscia di lamiera metallica per ottenere cinque pareti, delle quali le due pareti di estremità, allineate fra di loro, vale a dire giacenti su un medesimo piano, conformano due alette di fissaggio, mentre le restanti tre pareti interne sono l’un l’altra angolate per formare una figura geometrica, per esempio un quadrato od un esagono, quando le due porzioni succitate sono fissate fra loro in corrispondenza delle alette di fissaggio. Il membro tubolare che si ottiene può per esempio conformare una cella esagonale formata da sei pareti interne, vale a dire tre pareti interne per ciascuna porzione, e da sporgenze laterali costituite ciascuna da due alette di fissaggio contrapposte e unite fra di loro per esempio tramite saldatura per punti.

Le pareti sono piane. Ciascuna porzione, in generale, può conformare più semigusci, cosicché il membro tubolare possa essere formato da una pluralità di celle esagonali affiancate, per esempio.

La nervatura à ̈ una sorta di canale, avente una concavità di data profondità, ottenibile dalla compressione della lamiera tramite imbutitura.

Il crash box viene installato nel veicolo a motore in maniera tale che l’asse longitudinale del membro tubolare coincida con la direzione di deformazione in caso di urto frontale.

Le nervature possono essere previste in un certo numero, affiancate e parallele fra di loro, sulle pareti del membro tubolare; queste nervature si sviluppano fino anche a raggiungere l’intera larghezza della parete su cui sono integrate.

Come noto, l’efficienza di un crash box dipende dal rapporto fra la forza media necessaria per ottenere un determinato grado di schiacciamento nella direzione di deformazione e la forza massima che si à ̈ registrata durante tale fase di schiacciamento; quanto più questo rapporto tende ad un valore unitario e tanto più efficiente sarà il crash box.

L’impiego di nervature ha rivelato un miglioramento dell’efficienza dei crash box. Lo scopo della presente invenzione consiste nell’ideare un crash box di nuova concezione, avente un’efficienza ottimale.

Questo scopo à ̈ stato raggiunto tramite il crash box secondo la rivendicazione 1, comprendente: un corpo di deformazione configurato per deformarsi se sottoposto ad un urto di una certa entità, il corpo di deformazione comprendendo una prima porzione ed una seconda porzione che sono contrapposte e fissate fra di loro per individuare un membro tubolare il quale ha un primo asse e comprende una prima parete ed una seconda parete fra loro adiacenti, che si intersecano fra di loro individuando uno spigolo, ciascuna citata porzione comprendendo un semiguscio e due alette di fissaggio disposte rispettivamente alle estremità opposte del semiguscio stesso, almeno una citata porzione comprendendo almeno una nervatura che si sviluppa lungo un percorso perpendicolare rispetto al primo asse, la quale nervatura à ̈ conformata per guidare la deformazione plastica del corpo di deformazione e per regolare la quantità di energia necessaria per produrre un certo grado di deformazione del corpo di deformazione a seguito di un urto, caratterizzato dal fatto che la nervatura si sviluppa in modo continuo almeno lungo parte della prima parete ed almeno lungo parte della seconda parete del membro tubolare, percorrendo almeno il citato spigolo individuato fra queste prima parete e seconda parete, la nervatura, quando percorre la prima parete, essendo orientata sporgente rispetto alla zona della superficie esterna della prima parete che à ̈ circostante alla nervatura stessa, la nervatura, quando percorre la seconda parete, essendo orientata rientrante rispetto alla zona della superficie esterna della seconda parete che à ̈ circostante alla nervatura stessa, la nervatura, in corrispondenza dello spigolo, variando la sua orientazione tra sporgente e rientrante.

Vantaggiosamente, nel tratto di nervatura che si trova in corrispondenza del citato spigolo non si verifica alcun accumulo, interferenza o compenetrazione di materiale del corpo di deformazione durante lo schiacciamento del crash box: infatti, in corrispondenza dello spigolo la nervatura varia la sua orientazione tra sporgente e rientrante. Un accumulo, interferenza o compenetrazione di materiale del corpo di deformazione si verificherebbe, invece, se la nervatura non variasse la sua orientazione, rimanendo sporgente ovvero rientrante.

Lo schiacciamento del crash box avviene così con una deformazione ordinata, vale a dire con un andamento tendenzialmente a fisarmonica; in questo modo il crash box reagisce allo schiacciamento con una forza meno “fluttuante†, e quindi più costante, il che massimizza l’efficienza del crash box stesso.

In aggiunta, la deformazione del materiale del corpo di deformazione avviene in maniera prevedibile nel tratto di nervatura che si trova in corrispondenza dello spigolo: ciò permette di calcolare con maggiore precisione la deformazione che subirebbe il crash box se sottoposto ad un urto, vale a dire il modo in cui esso collasserebbe negli istanti successivi all’urto, il che consente una progettazione più accurata del crash box rispetto alle invenzioni note.

E’ possibile così prevedere delle nervature di maggiore lunghezza rispetto quelle presenti nelle invenzioni di arte nota, citate in premessa: infatti, una nervatura può interessare due o più pareti di ciascuna porzione del corpo di deformazione oppure svilupparsi lungo un percorso che comprende tutta la larghezza della relativa porzione su cui la nervatura stessa à ̈ incorporata, vale a dire lungo le alette di fissaggio e le pareti del semiguscio. In questa maniera, vantaggiosamente, à ̈ possibile guidare meglio la deformazione plastica del corpo di deformazione e regolare più accuratamente la quantità di energia necessaria per produrre un certo grado di deformazione del corpo di deformazione a seguito di un urto.

Forme di realizzazione specifiche dell’invenzione saranno descritte nel seguito della presente trattazione, in accordo con quanto riportato nelle rivendicazioni e con l’ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:

- le figure 1, 2 sono altrettante viste prospettiche di un crash box oggetto della presente invenzione, in accordo con una prima forma di realizzazione;

- le figure 3A-3H sono viste prospettiche di un crash box di “test†in istanti di tempo successivi ad un urto (sollecitazione di compressione) agente lungo l’asse longitudinale del crash box stesso;

- le figure 4A-4H sono viste prospettiche di un crash box, in accordo con una seconda forma di realizzazione dell’invenzione, in istanti di tempo successivi ad un urto (sollecitazione di compressione) agente lungo l’asse longitudinale del crash box stesso;

- la figura 5 illustra un grafico che mostra l’andamento nel tempo della forza con cui il crash box di figure 3A-3H e del crash box di figure 4A-4H reagisce ad un urto.

Con riferimento alle figure 1, 2, 4A-4H, si à ̈ indicato genericamente con (1) un crash box oggetto della presente invenzione.

Il crash box (1) comprende: un corpo di deformazione (2) configurato per deformarsi se sottoposto ad un urto di una certa entità, il corpo di deformazione (2) comprendendo una prima porzione (3) ed una seconda porzione (4) che sono contrapposte e fissate fra di loro per individuare un membro tubolare (5) il quale ha un primo asse e comprende una prima parete (6) ed una seconda parete (7) fra loro adiacenti, che si intersecano fra di loro individuando uno spigolo (8).

Ciascuna porzione (3, 4) comprende un semiguscio (9) e due alette di fissaggio (10) disposte rispettivamente alle estremità opposte del semiguscio (9) stesso, almeno una porzione (3, 4) comprendendo almeno una nervatura (11, 12) che si sviluppa lungo un percorso perpendicolare rispetto al primo asse, la quale nervatura (11, 12) à ̈ conformata per guidare la deformazione plastica del corpo di deformazione (2) e per regolare la quantità di energia necessaria per produrre un certo grado di deformazione del corpo di deformazione (2) a seguito di un urto. La nervatura (11, 12) si sviluppa in modo continuo almeno lungo parte della prima parete (6) ed almeno lungo parte della seconda parete (7) del membro tubolare (5), percorrendo almeno il citato spigolo (8) individuato fra queste prima parete (6) e seconda parete (7), la nervatura (11, 12), quando percorre la prima parete (6), essendo orientata sporgente rispetto alla zona della superficie esterna della prima parete (6) che à ̈ circostante alla nervatura (11, 12) stessa, la nervatura (11, 12), quando percorre la seconda parete (7), essendo orientata rientrante rispetto alla zona della superficie esterna della seconda parete (7) che à ̈ circostante alla nervatura (11, 12) stessa, la nervatura (11, 12), in corrispondenza dello spigolo (8), variando la sua orientazione tra sporgente e rientrante.

Per “superficie esterna†della prima parete (6) oppure della seconda parete (7) si intende la superficie che à ̈ rivolta verso l’esterno rispetto al membro tubolare (5); tale superficie esterna à ̈ contrapposta alla superficie interna della prima parete (6) oppure della seconda parete (7), la quale superficie interna contraffaccia e definisce il volume interno, unitamente alle superfici interne delle restanti pareti (13), del membro tubolare (5).

Una nervatura del tipo sopra descritto à ̈ illustrata a titolo esemplificativo nel crash box (1) di figure 1, 2 ed indicata con il riferimento (12).

Ciascuna porzione (3, 4) può essere ottenuta dalla piegatura (od anche tramite stampaggio) di una striscia di lamiera metallica per ottenere cinque pareti (6, 7, 13), delle quali le due pareti (10) di estremità, allineate fra di loro, vale a dire giacenti su un medesimo piano, conformano le citate alette di fissaggio (10), mentre le restanti tre pareti (6, 7, 13) interne sono l’un l’altra angolate per formare una figura geometrica, nell’esempio illustrato un esagono, quando le due porzioni (3, 4) succitate sono fissate fra loro in corrispondenza delle alette di fissaggio (10). Il membro tubolare (5) che si ottiene può per esempio conformare una cella esagonale formata da sei pareti (6, 7, 13) interne, vale a dire tre pareti (6, 7, 13) interne per ciascuna porzione (3, 4), e da sporgenze laterali costituite ciascuna da due alette di fissaggio (10) contrapposte e unite fra di loro per esempio tramite saldatura per punti.

Le pareti (6, 7, 13) sono piane. Ciascuna porzione (3, 4), in generale, può conformare più semigusci (9) (forma di realizzazione non illustrata nelle figure), cosicché siano individuabili, quando le due porzioni (3, 4) sono fissate fra loro, altrettanti membri tubolari (5) affiancati ed aventi ciascuno, per esempio, un profilo a cella esagonale o quadrata od ottagonale, ecc..

La nervatura (11, 12) à ̈, come detto in premessa, una sorta di canale, avente una concavità di data profondità, ottenibile dalla compressione della lamiera tramite imbutitura.

Il crash box (1) viene installato nel veicolo a motore (non illustrato) in maniera tale che l’asse longitudinale (primo asse) del membro tubolare (5) coincida con la direzione di deformazione in caso di urto frontale.

Le nervature (11, 12) possono essere previste in un certo numero, affiancate e parallele fra di loro, sulle pareti (6, 7, 13) del membro tubolare (5).

Il crash box (1) illustrato nelle figure 1, 2 comprende, per ciascuna porzione (3, 4), due nervature (11) affiancate, parallele; ciascuna di queste nervature (11) si sviluppa lungo un percorso che comprende tutta la larghezza della relativa porzione (3, 4) su cui la nervatura (11) stessa à ̈ incorporata, vale a dire lungo le alette di fissaggio (10) e le pareti (6, 7, 13) del semiguscio (9). In questa maniera, vantaggiosamente, à ̈ possibile guidare meglio la deformazione plastica del corpo di deformazione (2) e regolare più accuratamente la quantità di energia necessaria per produrre un certo grado di deformazione del corpo di deformazione (2) a seguito di un urto.

Quando la prima porzione (3) Ã ̈ fissata alla seconda porzione (4) per individuare il membro tubolare (5), allora una aletta di fissaggio (10) della prima porzione (3) contraffaccia una corrispondente aletta di fissaggio (10) della seconda porzione (4).

Preferibilmente, le nervature (11) della prima porzione (3) e della seconda porzione (4) sono disposte fra loro in modo da contraffacciarsi, come illustrato nelle figure 1, 2, 4A-4H; in particolare, queste nervature (11) sono orientate sporgenti in corrispondenza delle alette di fissaggio (10), ad individuare un canale che à ̈ chiuso superiormente ed inferiormente dalle nervature (11) medesime.

Almeno una porzione (3, 4) del corpo di deformazione (2) può comprendere almeno una nervatura addizionale (14) che si sviluppa parallelamente al primo asse per aumentare la resistenza alla deformazione del corpo di deformazione (2) (figure 1, 2).

Almeno una aletta di fissaggio (10) può presentare la relativa estremità libera che à ̈ ripiegata, così individuando una piega (15), per aumentare la resistenza alla deformazione del corpo di deformazione (2) (figure 1, 2).

La piega (15) Ã ̈ preferibilmente sostanzialmente perpendicolare rispetto alla restante parte della aletta di fissaggio (10).

Le figure 3A-3H sono viste prospettiche di un crash box di “test†in istanti di tempo successivi ad un urto, e quindi ad una sollecitazione di compressione, agente lungo l’asse longitudinale (primo asse) del crash box stesso; il crash box ivi illustrato non à ̈ oggetto della presente invenzione e né à ̈ noto. Questo crash box di “test†à ̈ stato impiegato ai fini di una analisi comparativa con il crash box (1) in accordo con la seconda forma di realizzazione, di cui alle figure 4A-4H, per evidenziare la maggiore efficienza di quest’ultimo. Ai fini di questa comparazione, l’entità dell’urto e la direzione in cui agisce la corrispondente sollecitazione di compressione (lungo l’asse longitudinale del crash box 1) sono le stesse sia per il crash box di “test†di figure 3A-3H e sia per il crash box (1) oggetto della presente invenzione di figure 4A-4H.

Le figure 3A, 4A illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 0,5 millisecondi.

Le figure 3B, 4B illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 1,5 millisecondi.

Le figure 3C, 4C illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 2 millisecondi.

Le figure 3D, 4D illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 2,5 millisecondi.

Le figure 3E, 4E illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 3 millisecondi.

Le figure 3F, 4F illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 3,5 millisecondi.

Le figure 3G, 4G illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 4 millisecondi.

Le figure 3H, 4H illustrano i crash box all’istante di tempo pari a circa 4,5 millisecondi.

La figura 5 riporta, a tratteggio, l’andamento nel tempo della forza con cui il crash box di figure 3A-3H reagisce ad un urto e riporta, con linea continua, l’andamento nel tempo della forza con cui il crash box (1) di figure 4A-4H reagisce ad un urto. Come si può notare dalla figura 5, il crash box (1) secondo l’invenzione reagisce allo schiacciamento con una forza meno “fluttuante†, e quindi più costante, il che massimizza l’efficienza del crash box (1) stesso.

Si intende che quanto sopra à ̈ stato descritto a titolo esemplificativo e non limitativo, per cui eventuali varianti costruttive si intendono rientranti nell'ambito protettivo della presente soluzione tecnica, come nel seguito rivendicata.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1) Assorbitore d’urto per veicoli a motore, comprendente: un corpo di deformazione (2) configurato per deformarsi se sottoposto ad un urto di una certa entità, il corpo di deformazione (2) comprendendo una prima porzione (3) ed una seconda porzione (4) che sono contrapposte e fissate fra di loro per individuare un membro tubolare (5) il quale ha un primo asse e comprende una prima parete (6) ed una seconda parete (7) fra loro adiacenti, che si intersecano fra di loro individuando uno spigolo (8), ciascuna citata porzione (3, 4) comprendendo un semiguscio (9) e due alette di fissaggio (10) disposte rispettivamente alle estremità opposte del semiguscio (9) stesso, almeno una citata porzione (3, 4) comprendendo almeno una nervatura (11, 12) che si sviluppa lungo un percorso perpendicolare rispetto al primo asse, la quale nervatura (11, 12) à ̈ conformata per guidare la deformazione plastica del corpo di deformazione (2) e per regolare la quantità di energia necessaria per produrre un certo grado di deformazione del corpo di deformazione (2) a seguito di un urto, caratterizzato dal fatto che la nervatura (11, 12) si sviluppa in modo continuo almeno lungo parte della prima parete (6) ed almeno lungo parte della seconda parete (7) del membro tubolare (5), percorrendo almeno il citato spigolo (8) individuato fra queste prima parete (6) e seconda parete (7), la nervatura (11, 12), quando percorre la prima parete (6), essendo orientata sporgente rispetto alla zona della superficie esterna della prima parete (6) che à ̈ circostante alla nervatura (11, 12) stessa, la nervatura (11, 12), quando percorre la seconda parete (7), essendo orientata rientrante rispetto alla zona della superficie esterna della seconda parete (7) che à ̈ circostante alla nervatura (11, 12) stessa, la nervatura (11, 12), in corrispondenza dello spigolo (8), variando la sua orientazione tra sporgente e rientrante.
2. 2) Assorbitore d’urto secondo la rivendicazione precedente, in cui almeno una citata porzione (3, 4) del corpo di deformazione (2) à ̈ provvista di almeno una nervatura addizionale (14) che si sviluppa parallelamente al primo asse per aumentare la resistenza alla deformazione del corpo di deformazione (2).
3. 3) Assorbitore d’urto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno una citata aletta di fissaggio (10) presenta la relativa estremità libera che à ̈ ripiegata, così individuando una piega (15), per aumentare la resistenza alla deformazione del corpo di deformazione (2).
4. 4) Assorbitore d’urto secondo la rivendicazione precedente, in cui la piega (15) à ̈ sostanzialmente perpendicolare rispetto alla restante parte della aletta di fissaggio (10).
5. 5) Assorbitore d’urto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui una prima aletta di fissaggio (10) della prima porzione (3) contraffaccia una seconda aletta di fissaggio (10) della seconda porzione (4), in cui la prima porzione (3) comprende una prima nervatura (11, 12), almeno un primo tratto del percorso della prima nervatura (11, 12) essendo in corrispondenza della prima aletta di fissaggio (10), in cui la seconda porzione (4) comprende una seconda nervatura (11, 12), almeno un secondo tratto del percorso della seconda nervatura (11, 12) essendo in corrispondenza della seconda aletta di fissaggio (10), la prima nervatura (11, 12) e la seconda nervatura (11, 12) essendo mutuamente disposte in modo che il primo tratto del percorso della prima nervatura (11, 12) contraffacci il secondo tratto del percorso della seconda nervatura (11, 12), la prima nervatura (11, 12) essendo orientata sporgente in corrispondenza del primo tratto del percorso e la seconda nervatura (11, 12) essendo orientata sporgente in corrispondenza del secondo tratto del percorso.
6. 6) Assorbitore d’urto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le porzioni (3, 4) sono conformate in modo che, quando fissate fra di loro, definiscono una o più celle esagonali.
7. 7) Assorbitore d’urto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna porzione (3, 4) à ̈ una lamiera.