ITRM20080288A1

ITRM20080288A1 - REAR SACRIFICAL CROSSBAR FOR MOTOR VEHICLES, INCLUDING CELLULAR PANELS IN DUCTILE MATERIAL, NON-ELASTICALLY DEFORMABLE.

Info

Publication number: ITRM20080288A1
Authority: IT
Inventors: Pasquale Impero
Original assignee: Pasquale Impero
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-11-30

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:

“TRAVERSA SACRIFICALE POSTERIORE PER AUTOVEI-COLI, COMPRENDENTE PANNELLI CELLULARI IN MATE-RIALE DUTTILE ANELASTICAMENTE DEFORMABILE” "REAR SACRIFICIAL CROSSBAR FOR VEHICLES-COLI, INCLUDING CELL PANELS IN ANELASTICALLY DEFORMABLE DUCTILE MATERIAL"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Settore della tecnica Technical sector

La presente invenzione si riferisce ai componenti utilizzati nell’industria degli autoveicoli, e in particolare essa concerne la parte più esterna dell’autovettura. Specificatamente, l’invenzione riguarda le traverse sacrificali posteriori (denominate anche traverse assicuratrici) degli autoveicoli leggeri (autovetture), anche se in generale non si intende limitare il presente concetto inventivo a questo tipo di autoveicoli, in quanto in futuro si potrebbe anche immaginare di adottare i “crash box” della presente invenzione (opportunamente menzionati) nei paraurti di autoveicoli pesanti. The present invention refers to the components used in the automotive industry, and in particular it concerns the outermost part of the car. Specifically, the invention relates to the rear sacrificial cross members (also called insurance cross members) of light motor vehicles (passenger cars), even if in general it is not intended to limit the present inventive concept to this type of motor vehicle, since in the future it could also be imagined of to adopt the crash boxes of the present invention (appropriately mentioned) in the bumpers of heavy motor vehicles.

Tecnica nota Known technique

Le traverse sacrificali, o traverse assicuratrici, sono già note nella tecnica automobilistica. In generale esse vengono montate alle estremità posteriori dei puntoni che si estendono longitudinalmente sotto il vano bagaglio del veicolo. In particolare, esse vengono fissate (imbullonate) mediante piastre, alle superfici posteriori verticali piane dei puntoni e sono alloggiate all’interno del paraurti del veicolo. Sacrificial cross members, or insurance cross members, are already known in the automotive art. In general they are mounted at the rear ends of the struts which extend longitudinally under the luggage compartment of the vehicle. In particular, they are fixed (bolted) by plates to the flat vertical rear surfaces of the struts and are housed inside the vehicle's bumper.

La traversa sacrificale, in sostanza, costituisce un dispositivo utilizzato in ambito automobilistico per preservare, nel caso di urti a bassa velocità, i componenti che si trovano nella parte posteriore dell’automobile (cofano posteriore e soprattutto dorsale, ecc.) assicurando quindi la funzionalità del veicolo anche dopo l'urto. Nella Figura 1a viene mostrata la traversa sacrificala posteriore della tecnica nota, adottata dal modello FIAT 500. In particolare (si noti che i seguenti numeri di riferimento sono in parentesi perché si riferiscono ad un oggetto della tecnica nota) la Fig. 1a mostra la traversa sacrificale (1) in condizione assemblata, la Fig. 1b mostra un elemento stampato trasversale (4) che trasmette l’urto ai “crash box” (2 - 3), le Fig. 1c e 1d rappresentano in modo ingrandito e più dettagliato i due crash box (2 - 3) montati simmetricamente sulle piastre (5) di fissaggio dei crash box (2 - 3) ai puntoni posteriori dell’autovettura, che sono rappresentate nella Fig. 1e. The sacrificial cross member, in essence, constitutes a device used in the automotive sector to preserve, in the event of impacts at low speed, the components that are located in the rear part of the car (rear and above all dorsal hood, etc.) thus ensuring functionality of the vehicle even after the impact. Figure 1a shows the rear cross member of the prior art, adopted by the FIAT 500 model. sacrificial (1) in assembled condition, Fig. 1b shows a transversal molded element (4) which transmits the impact to the "crash boxes" (2 - 3), Fig. 1c and 1d represent in an enlarged and more detailed way the two crash boxes (2 - 3) mounted symmetrically on the plates (5) fixing the crash boxes (2 - 3) to the rear struts of the car, which are shown in Fig. 1e.

I crash box (2 - 3) di questo tipo noto di traversa assicuratrice, che costituiscono gli elementi fondamentali della traversa assicuratrice poiché trasformano durante l’urto almeno una parte dell'energia cinetica del veicolo in energia di deformazione, evitando danni ai componenti quali cofano posteriore e dorsale, sono formati ciascuno da un guscio metallico, avente una particolare forma studiata appositamente. Il guscio metallico dei crash box è formato da due semigusci stampati e successivamente saldati tra loro. Questo processo di realizzazione dei crash box (2 - 3) implica un design particolare per ogni modello di autovettura e la forma dei crash box è piuttosto complicata. Ciò aumenta i costi di progettazione/produzione dei crash box. The crash boxes (2 - 3) of this known type of cross member, which constitute the fundamental elements of the cross member since they transform at least part of the kinetic energy of the vehicle into deformation energy during the impact, avoiding damage to components such as the bonnet posterior and dorsal, are each formed by a metal shell, having a particular shape specifically designed. The metal shell of the crash boxes is formed by two half-shells molded and subsequently welded together. This process of making crash boxes (2 - 3) involves a particular design for each car model and the shape of the crash boxes is rather complicated. This increases the cost of designing / manufacturing crash boxes.

Scopo della presente invenzione è quello di utilizzare, nella traversa assicuratrice, dei "crash box" più facili da progettare, produrre, ed adattare ad un particolare tipo di autovettura, pur garantendo prestazioni simili e talvolta migliori di quelle della tecnica nota. The object of the present invention is to use, in the belaying cross member, "crash boxes" which are easier to design, produce and adapt to a particular type of motor vehicle, while ensuring similar and sometimes better performances than those of the known art.

Descrizione dell’invenzione Description of the invention

Il concetto inventivo di base della presente invenzione consiste nel prevedere, nella traversa sacrificale, crash box (assorbitori d'urto) formati da blocchi/pannelli a struttura cellulare. Le celle dei blocchi o pannelli a struttura cellulare sono preferibilmente esagonali, o sostanzialmente esagonali, essendo stati ottenuti degli ottimi risultati dalla Richiedente adottando dei crash box con le celle esagonali. Ogni crash box è realizzato in materiale duttile deformabile in modo anelastico, preferibilmente in metallo. The basic inventive concept of the present invention consists in providing, in the sacrificial cross member, crash boxes (shock absorbers) formed by blocks / panels with a cellular structure. The cells of the cellular structure blocks or panels are preferably hexagonal, or substantially hexagonal, having obtained excellent results by the Applicant by adopting crash boxes with hexagonal cells. Each crash box is made of inelastic deformable ductile material, preferably metal.

Un tale crash box (blocco o pannello a struttura cellulare) potrebbe comprendere diverse lamiere ondulate, tra loro accoppiate (ad esempio mediante saldatura), per formare le celle, ad esempio celle esagonali. Per il collegamento delle lamiere si potrebbe utilizzare un procedimento di saldatura a punti, di per sé già noto nella tecnica. In particolare ogni lamiera ondulata (che forma uno “strato” del crash box) potrebbe essere una lamiera di acciaio (ad esempio Fe355). L'utilizzo di materiali e tecniche di produzione già note consente di contenere i costi. Ciò costituisce un ulteriore vantaggio dell'invenzione. Inoltre, il crash box a forma di blocco cellulare può facilmente essere dimensionato in modo appropriato per un particolare modello di autovettura/traversa dimensionando adeguatamente le singole lamiere ondulate; ciò contribuisce ad abbassare i costi, in quanto non si dovranno utilizzare stampi complessi e tutto il lavoro specifico di progettazione potrà essere velocizzato. Such a crash box (cellular structure block or panel) could comprise several corrugated sheets, coupled together (for example by welding), to form the cells, for example hexagonal cells. A spot welding process, per se already known in the art, could be used to connect the sheets. In particular, each corrugated sheet (which forms a "layer" of the crash box) could be a steel sheet (for example Fe355). The use of materials and production techniques already known allows to contain costs. This constitutes a further advantage of the invention. Furthermore, the cell block-shaped crash box can easily be sized appropriately for a particular car / cross member model by adequately dimensioning the individual corrugated sheets; this contributes to lower costs, as complex molds will not be used and all the specific design work can be speeded up.

Per quanto riguarda il numero dei crash box, esso è almeno pari a due; preferibilmente essi sono disposti alle estremità dell’elemento trasversale (stampato) della traversa. Quest’ultimo può costituire una lamiera curva ondulata, formata da un solo pezzo, oppure da due lamiere (semigusci) di questo tipo tra loro accoppiate. As for the number of crash boxes, it is at least equal to two; preferably they are arranged at the ends of the transverse (molded) element of the crosspiece. The latter can constitute a curved corrugated sheet, formed by a single piece, or by two sheets (half-shells) of this type coupled together.

La piastra di fissaggio al puntone è ad esempio fissata a quest’ultimo nel modo solito, tramite bulloni. I crash box sono collegati, per mezzo di una piastrina di collegamento (preferibilmente mediante saldatura), all’elemento trasversale della traversa. Breve descrizione dei disegni The fixing plate to the strut is, for example, fixed to the latter in the usual way, by means of bolts. The crash boxes are connected, by means of a connection plate (preferably by welding), to the cross member of the cross member. Brief description of the drawings

La presente invenzione e i suoi vantaggi verranno ora illustrati più dettagliatamente, solamente a titolo esemplificativo ma non limitativo o vincolante, facendo riferimento ad una realizzazione preferita dell’invenzione, mostrata nei disegni annessi alla presente domanda, in cui: The present invention and its advantages will now be illustrated in more detail, by way of example only but not limiting or binding, referring to a preferred embodiment of the invention, shown in the drawings annexed to this application, in which:

FIGURE 1a sino a 1e rappresentano la nota traversa assicuratrice posteriore del modello di autovettura del tipo FIAT 500, e i rispettivi componenti di tale traversa considerati isolatamente; FIGURE 2a sino a 2e illustrano (in condizione assemblata e rispettivamente nei suoi singoli componenti) una prima possibile forma d’esecuzione della presente invenzione, la quale si riferisce ad un modello di traversa anch’essa applicabile allo stesso segmento di autovetture come la traversa di Fig. 1 (FIAT 500); FIGURE 3a e 3b sono uno schema d’impatto nell’urto assicuratore posteriore; FIGURES 1a to 1e show the known rear safety cross member of the FIAT 500 type car model, and the respective components of this cross member considered in isolation; FIGURES 2a to 2e illustrate (in assembled condition and respectively in its individual components) a first possible embodiment of the present invention, which refers to a cross member model also applicable to the same segment of motor cars as the cross member. Fig. 1 (FIAT 500); FIGURES 3a and 3b are a diagram of the impact in the rear insurer collision;

FIGURA 4a rappresenta lo schema di calcolo utilizzato nel caso dell’urto assicuratore nel caso della traversa della tecnica nota, mostrata nelle Figg. 1a sino a 1e; FIGURE 4a represents the calculation scheme used in the case of the insurer collision in the case of the cross member of the known art, shown in Figs. 1a to 1e;

FIGURA 4b rappresenta lo schema di calcolo utilizzato nel caso dell’urto assicuratore nel caso della traversa della forma di esecuzione della presente invenzione, mostrata nelle Figg. 2a sino a 2e; FIGURA 5 (5a sino a 5g) illustra la dinamica dell’urto (urto assicuratore) nel caso della traversa della tecnica nota mostrata nelle Figg. 1a sino a 1e; FIGURE 4b represents the calculation scheme used in the case of the insurer collision in the case of the cross member of the embodiment of the present invention, shown in Figs. 2a to 2e; FIGURE 5 (5a to 5g) illustrates the dynamics of the impact (insurer impact) in the case of the cross member of the known art shown in Figs. 1a to 1e;

FIGURA 6 (6a - 6g) mostra la dinamica dell’urto (urto assicuratore) nel caso della traversa della forma di esecuzione della presente invenzione, rappresentata nelle Figg. 2a sino a 2e; FIGURE 6 (6a - 6g) shows the dynamics of the impact (insurer impact) in the case of the cross member of the embodiment of the present invention, represented in Figs. 2a to 2e;

FIGURA 7 mostra in un diagramma, per l’urto assicuratore, nel caso della traversa della tecnica nota (Figg. 1a - 1e) e rispettivamente della realizzazione dell’invenzione (Figg. 2a - 2e), l’evolu zione temporale dell’energia di deformazione (energia assorbita); FIGURA 8 mostra in un diagramma, per l’urto assicuratore, nel caso della traversa della tecnica nota (Figg. 1a - 1e) e rispettivamente della realizzazione dell’invenzione (Figg. 2a - 2e), l’evoluzione temporale dell’energia cinetica del veicolo (curve continue), e l’evoluzione temporale dell’energia di “hourglass” (curve tratteggiate); FIGURE 7 shows in a diagram, for the insurer collision, in the case of the cross member of the known art (Figs. 1a - 1e) and respectively of the embodiment of the invention (Figs. 2a - 2e), the temporal evolution of the energy deformation (absorbed energy); FIGURE 8 shows in a diagram, for the insurer collision, in the case of the cross member of the known art (Figs.1a - 1e) and respectively of the embodiment of the invention (Figs.2a - 2e), the temporal evolution of the kinetic energy of the vehicle (continuous curves), and the temporal evolution of the "hourglass" energy (dashed curves);

FIGURA 9 illustra in un diagramma, per l’urto assicuratore, l'evoluzione temporale della pendenza della curva dell'energia assorbita (per la traversa nota e per quella dell'invenzione); FIGURE 9 illustrates in a diagram, for the insurer collision, the temporal evolution of the slope of the absorbed energy curve (for the known crossbar and for that of the invention);

FIGURA 10 mostra lo schema del dispositivo d'urto utilizzato per gli urti pendolo; FIGURE 10 shows the diagram of the impact device used for pendulum impact;

FIGURA 11a mostra l'urto pendolo longitudinale nel caso della traversa dell'arte nota; FIGURE 11a shows the longitudinal pendulum impact in the case of the cross member of the known art;

FIGURA 11b mostra l'urto pendolo longitudinale nel caso della traversa della presente invenzione; FIGURE 11b shows the longitudinal pendulum impact in the case of the crosspiece of the present invention;

FIGURA 12 (12a sino a 12d) mostra la dinamica dell'urto (urto pendolo longitudinale) per la traversa della tecnica nota; FIGURE 12 (12a to 12d) shows the dynamics of the impact (longitudinal pendulum impact) for the cross member of the prior art;

FIGURA 13 (13a sino a 13d) mostra la dinamica dell'urto (urto pendolo longitudinale) per la realizzazione di traverse secondo la presente invenzione; FIGURE 13 (13a to 13d) shows the dynamics of the impact (longitudinal pendulum impact) for the realization of cross members according to the present invention;

FIGURA 14 mostra in un diagramma, per l'urto pendolo longitudinale, l'evoluzione temporale dell'energia cinetica del veicolo e dell'energia interna (di deformazione), nonché dell'energia di hourglass", rispettivamente per la traversa nota e per quella della presente invenzione; FIGURE 14 shows in a diagram, for the longitudinal pendulum impact, the temporal evolution of the kinetic energy of the vehicle and of the internal energy (of deformation), as well as of the hourglass energy ", respectively for the known crosspiece and for that of the present invention;

FIGURA 15 mostra in un diagramma, per l'urto pendolo longitudinale, l'evoluzione temporale dell'arretramento della traversa associato alle deformazioni della stessa, nel caso della traversa nota (Figg. 1a - 1e) e della traversa dell'invenzione (Figg. 2a - 2e); FIGURA 16 mostra lo schema di calcolo rappresentativo delle forze applicate e dei vincoli (60) per la valutazione del comportamento statico della traversa; FIGURE 15 shows in a diagram, for the longitudinal pendulum impact, the temporal evolution of the retraction of the crosspiece associated with its deformations, in the case of the known crosspiece (Figs. 1a - 1e) and of the crosspiece of the invention (Figs. 2a - 2e); FIGURE 16 shows the calculation scheme representative of the applied forces and constraints (60) for the evaluation of the static behavior of the crosspiece;

FIGURA 16a mostra il modello della traversa nota (Figg. 1a - 1e) per la valutazione del comportamento statico della stessa; FIGURE 16a shows the model of the known crosspiece (Figs. 1a - 1e) for evaluating its static behavior;

FIGURA 16b mostra il modello della traversa dell'invenzione (Figg. 2a - 2e) per la valutazione del comportamento statico della stessa; FIGURE 16b shows the model of the crosspiece of the invention (Figs. 2a - 2e) for the evaluation of the static behavior of the same;

FIGURA 17a mostra le rigidezze per un carico verticale (Fz), per la traversa nota; FIGURE 17a shows the stiffnesses for a vertical load (Fz), for the known cross member;

FIGURA 17b mostra le rigidezze per un carico verticale (Fz), per la traversa dell’invenzione; FIGURE 17b shows the stiffnesses for a vertical load (Fz), for the cross member of the invention;

FIGURA 18a mostra la vista in pianta di un crash box (con indicate le posizioni dei punti di saldatura). FIGURE 18a shows the plan view of a crash box (with the positions of the welding points indicated).

Descrizione dettagliata della forma di esecuzione preferita Detailed description of the preferred embodiment

La forma di esecuzione preferita della presente invenzione, consiste in una traversa (cfr. Figg. 2a - 2e) applicabili allo stesso segmento di autovetture del segmento FIAT 500, e comprende sette elementi: due crash box 13, due piastre 15 di fissaggio ai puntoni, due piastre 12 tra i crash box e un elemento trasversale di collegamento, un elemento trasversale posteriore 14 di collegamento tra i crash box 13. The preferred embodiment of the present invention consists of a cross member (see Figs. 2a - 2e) applicable to the same segment of cars of the FIAT 500 segment, and comprises seven elements: two crash boxes 13, two plates 15 for fixing to the struts , two plates 12 between the crash boxes and a connecting transverse element, a rear transverse element 14 connecting the crash boxes 13.

Ogni crash box (13) è costituito da un blocco a struttura cellulare, preferibilmente a celle (sostanzialmente) esagonali, preferibilmente realizzato mediante l'accoppiamento di lamiere ondulate (che formano le "semicelle"). Le lamiere possono essere unite tra loro mediante saldatura (ad esempio la saldatura a punti) (cfr. Fig. 18a). In questo esempio non vincolante le dimensioni del crash box 13 sono: 85 mm (lunghezza, dimensione nella direzione del moto dell'autovettura) x 124.5 mm (larghezza) x 46.5 mm (altezza). Il crash box 13 è costituito da ad esempio due celle esagonali. La chiave dell'esagono è di 46.5 mm. Lo spessore delle lamiere che costituiscono il crash box 13 è in questo esempio esplicativo di 1.3 mm. Il crash box (13) è realizzato (in questo esempio di esecuzione non vincolante) in acciaio FEE355. I crash box (13) sono saldati da un lato alle piastre (12), e queste all’elemento trasversale (14), e dall'altro alle piastre (15) che consentono di collegare, mediante dei bulloni, l'intera traversa ai puntoni posteriori dell'automobile. Le piastre (15) di fissaggio ai puntoni dell'automobile hanno in questo esempio lo spessore di 3 mm. La Richiedente ha progettato e verificato traverse sacrificali/ posteriori contenenti blocchi (o pannelli) a celle esagonali destinati ad equipaggiare le vetture del segmento di mercato della FIAT Grande Punto, della FIAT 500, della FIAT Panda e della FIAT Bravo. Each crash box (13) consists of a cellular structure block, preferably with (substantially) hexagonal cells, preferably made by coupling corrugated sheets (which form the "half-cells"). Sheets can be joined together by welding (eg spot welding) (see Fig. 18a). In this non-binding example, the dimensions of the crash box 13 are: 85 mm (length, dimension in the direction of the car's motion) x 124.5 mm (width) x 46.5 mm (height). The crash box 13 consists of, for example, two hexagonal cells. The hex key is 46.5mm. The thickness of the sheets that make up the crash box 13 is 1.3 mm in this illustrative example. The crash box (13) is made (in this example of a non-binding version) of FEE355 steel. The crash boxes (13) are welded on one side to the plates (12), and these to the transverse element (14), and on the other to the plates (15) which allow to connect, by means of bolts, the entire cross member to the car rear struts. The plates (15) for fixing to the struts of the car have a thickness of 3 mm in this example. The Applicant has designed and verified sacrificial / rear cross members containing blocks (or panels) with hexagonal cells intended to equip the cars of the FIAT Grande Punto, FIAT 500, FIAT Panda and FIAT Bravo market segment.

Nel seguito, viene descritta la sola traversa sacrificale delle Figg. In the following, only the sacrificial cross member of Figs.

2a - 2e destinata ad equipaggiare le vetture dello stesso segmento del tipo FIAT 500. Allo scopo di effettuare un confronto con la tecnica nota sono state valutate le performance delle traverse della FIAT 500 (Figg. 1a - 1e) e delle traverse dell'invenzione mediante delle analisi agli elementi finiti. Tali analisi sono state eseguite con riferimento ai seguenti scenari: 2a - 2e intended to equip the cars of the same segment of the FIAT 500 type. In order to make a comparison with the known technique, the performance of the cross members of the FIAT 500 (Figs. 1a - 1e) and of the cross members of the invention were evaluated by of finite element analyzes. These analyzes were performed with reference to the following scenarios:

1. Urto assicuratore (secondo quanto previsto dal documento “The Procedure for Conducting a Low Speed 15 km/h Offset Insurance Crash Test to Determine the Damageability and Repairability Features of Motor Vehicles” emanato da RCAR - Research Council for Automobile Repairs); 1. Insurer collision (in accordance with the document “The Procedure for Conducting at Low Speed 15 km / h Offset Insurance Crash Test to Determine the Damageability and Repairability Features of Motor Vehicles” issued by RCAR - Research Council for Automobile Repairs);

2. Urti Pendolo (secondo quanto previsto dalla Legislazione Internazionale ECE GINEVRA n. 42 del Settembre 1980); 2. Pendulum Collisions (according to the provisions of the International Legislation ECE GENEVA n. 42 of September 1980);

3. Verifica del comportamento della traversa. 3. Check the behavior of the crosshead.

Le analisi agli elementi finiti sono state eseguite utilizzando un codice esplicito per gli scenari 1. e 2. e un codice implicito per lo scenario 3. Finite element analyzes were performed using explicit code for scenarios 1. and 2. and implicit code for scenario 3.

1) Urto assicuratore 1) Insurer collision

Le analisi sono state eseguite secondo quanto previsto dal documento “The Procedure for Conducting a Low Speed 15 km/h Offset Insurance Crash Test to Determine the Damageability and Reparability Features of Motor Vehicles” emanato da RCAR -Research Council for Automobile Repairs. Tale documento prevede che la vettura impatti ad una velocità di 15 km/h contro una barriera rigida come indicato nella Fig. 3. The analyzes were carried out in accordance with the document “The Procedure for Conducting at Low Speed 15 km / h Offset Insurance Crash Test to Determine the Damageability and Reparability Features of Motor Vehicles” issued by RCAR -Research Council for Automobile Repairs. This document provides that the car impacts at a speed of 15 km / h against a rigid barrier as shown in Fig. 3.

Le analisi agli elementi finiti sono state eseguite utilizzando, in luogo dell’automobile completa, il sottosistema costituito dai puntoni (17) e dalla traversa assicuratrice (cfr. Figg. 4a, 4b). Le inerzie caratteristiche dell’intero veicolo sono state implementate in tale sottosistema. The finite element analyzes were performed using, in place of the complete car, the subsystem consisting of the struts (17) and the insuring beam (see Figs. 4a, 4b). The characteristic inertia of the entire vehicle have been implemented in this subsystem.

Nelle Figure 4a e 4b sono riportati i modelli relativi alla traversa FIAT, presa come oggetto di riferimento (Figg. 1a - 1e) e alle traverse dell'invenzione (Figg. 2a - 2e) per l’urto assicuratore. Nelle Figure 5 e 6 è riportata la dinamica dell’urto, rispettivamente nel caso della traversa 1 del confronto (tipo FIAT) e della traversa 11 dell'invenzione. Figures 4a and 4b show the models relating to the FIAT crossbar, taken as a reference object (Figs. 1a - 1e) and to the crosspieces of the invention (Figs. 2a - 2e) for the insurer collision. Figures 5 and 6 show the dynamics of the impact, respectively in the case of the crosspiece 1 of the comparison (FIAT type) and of the crosspiece 11 of the invention.

Nelle Figure 7 - 8 sono riportati graficamente gli andamenti temporali della energia cinetica del veicolo, dell’energia di deformazione relativa alle due traverse e dell’energia di hourglass sia per le traverse note tipo FIAT che per le traverse dell'invenzione. Il fatto che l’energia di hourglass (energia associata ai gradi di libertà che il modello numerico non è in grado di descrivere) sia trascurabile rispetto all’energia cinetica iniziale dimostra che il bilancio energetico è verificato. Figures 7 - 8 graphically show the temporal trends of the kinetic energy of the vehicle, of the deformation energy relating to the two sleepers and of the hourglass energy for both the known FIAT type sleepers and the sleepers of the invention. The fact that the hourglass energy (energy associated with the degrees of freedom that the numerical model is unable to describe) is negligible compared to the initial kinetic energy shows that the energy balance is verified.

Nei dettagli : In details :

curva 20 : energia di deformazione (traversa dell'invenzione) curva 21 : energia di deformazione (traversa tecnica nota; FIAT) curva 22 : energia cinetica del veicolo (traversa dell'invenzione) curva 23 : energia cinetica del veicolo (traversa tecnica nota; FIAT) Le curve indicate dal tratteggio (che coincidono praticamente con l'ascissa) indicano l'energia di "hourglass". curve 20: deformation energy (cross member of the invention) curve 21: deformation energy (known technical cross member; FIAT) curve 22: kinetic energy of the vehicle (cross member of the invention) curve 23: kinetic energy of the vehicle (known technical cross member; FIAT) The curves indicated by the hatching (which practically coincide with the abscissa) indicate the energy of "hourglass".

Nella tabella che segue vengono riassunte performance e caratteristiche della traversa FIAT presa come riferimento e della presente invenzione (AMS). The following table summarizes the performance and characteristics of the FIAT cross member taken as a reference and of the present invention (AMS).

Fiat 500 A.M.S. Fiat 500 A.M.S.

Peso 3,700 Kg 2,700 Kg Energia Assorbita 3800 J 4500 J Materiali Per la traversa : Fe600Dp Per la traversa: Fe600Dp Spessore: 1.4 mm Spessore: 1.0 mm Per i crash box : Fe600Dp Per i crash box : Fe355 Spessore: 1.8 mm Spessore: 1.3 mm Ingombri Ingombro massimo 154mm Ingombro massimo 141mm longitudinali Ingombro minimo 84 mm Ingombro minimo 71 mm (riduzione di 13 mm) Weight 3,700 Kg 2,700 Kg Absorbed energy 3800 J 4500 J Materials For the crossbar: Fe600Dp For the crossbar: Fe600Dp Thickness: 1.4 mm Thickness: 1.0 mm For the crash boxes: Fe600Dp For the crash boxes: Fe355 Thickness: 1.8 mm Thickness: 1.3 mm Overall dimensions Maximum overall dimensions 154mm Maximum overall dimensions 141mm longitudinal Minimum dimensions 84 mm Minimum dimensions 71 mm (reduction of 13 mm)

2) Urto pendolo longitudinale 2) Longitudinal pendulum impact

Le analisi sono state eseguite secondo quanto previsto dal documento della Legislazione Internazionale ECE GINEVRA n. 42 del Settembre 1980. Questo Regolamento riguarda il comportamento di alcune parti della struttura anteriore e posteriore di autovetture quando queste sono soggette ad una collisione a bassa velocità. La presente normativa prevede una prova di urto longitudinale a 4 km/h; The analyzes were performed in accordance with the provisions of the document of the International Legislation ECE GINEVRA n. 42 of September 1980. This Regulation concerns the behavior of some parts of the front and rear structure of cars when they are subject to a low speed collision. This legislation provides for a longitudinal impact test at 4 km / h;

Nella prova d’urto il veicolo è fermo e in folle, e il dispositivo d’urto collegato ad un pendolo va ad impattare contro l’autovettura. Il dispositivo d'urto 53 deve essere di costruzione rigida. In the impact test the vehicle is stationary and in neutral, and the impact device connected to a pendulum hits the car. The impactor 53 must be of rigid construction.

Esso è rappresentato nella Fig. 10. It is represented in Fig. 10.

Affinché il veicolo possa essere omologato è necessario che la traversa sacrificale non presenti deformazioni plastiche apprezzabili (superiori al 3%) e che il contenimento dei pendoli da parte della traversa sia tale da non danneggiare proiettori, cofano, ecc. Le analisi agli elementi finiti sono state eseguite utilizzando, in luogo dell’automobile completa, il sottosistema costituito dai puntoni 17 e dalle traverse assicuratrici 1 - 11. Le inerzie caratteristiche dell’intero veicolo sono state implementate in tale sottosistema. In order for the vehicle to be approved, it is necessary that the sacrificial cross member does not show appreciable plastic deformations (greater than 3%) and that the containment of the pendulums by the cross member is such as not to damage the headlights, hood, etc. The finite element analyzes were performed using, instead of the complete car, the subsystem consisting of the struts 17 and the insuring crossbeams 1 - 11. The characteristic inertia of the entire vehicle were implemented in this subsystem.

Il dispositivo d'urto, rappresentato in Figura 10, deve essere sistemato in modo che il "piano A" (numero di riferimento 50) sia verticale e che la linea di riferimento 51 sia orizzontale all'altezza di riferimento di 445 mm. Il veicolo deve essere allineato in modo che il piano longitudinale mediano del veicolo sia perpendicolare al piano A del dispositivo d'urto e che coincida con il piano mediano del dispositivo d'urto. The impact device, shown in Figure 10, must be arranged so that the "plane A" (reference number 50) is vertical and that the reference line 51 is horizontal at the reference height of 445 mm. The vehicle must be aligned so that the median longitudinal plane of the vehicle is perpendicular to the plane A of the impactor and coincides with the median plane of the impactor.

Nella Figura 11a sono riportati i modelli relativi alla traversa di riferimento FIAT e nella Figura 11b quelli della traversa AMS (invenzione) per l’urto pendolo longitudinale. Figure 11a shows the models relating to the FIAT reference crosspiece and Figure 11b those of the AMS crosspiece (invention) for the longitudinal pendulum impact.

Nelle Figure 12 e 13 è riportata la dinamica dell’urto, rispettivamente nel caso della traversa di riferimento tipo FIAT e della traversa della presente invenzione. Figures 12 and 13 show the dynamics of the impact, respectively in the case of the reference crosspiece FIAT type and the crosspiece of the present invention.

Si nota dalle Figure 12 e 13 che sia per la traversa dell'invenzione che per la traversa della tecnica nota, la massima deformazione plastica non supera il 3%. It can be seen from Figures 12 and 13 that both for the crosspiece of the invention and for the crosspiece of the known art, the maximum plastic deformation does not exceed 3%.

Nella Figura 14 sono riportati gli andamenti temporali della energia cinetica, dell’energia interna, e dell’energia di hourglass, sia per la traversa di riferimento che per la traversa dell'invenzione. Il fatto che l’energia di hourglass (energia associata ai gradi di libertà che il modello numerico non è in grado di descrivere) sia trascurabile rispetto all’energia cinetica iniziale dimostra che il bilancio energetico è verificato. Figure 14 shows the temporal trends of kinetic energy, internal energy, and hourglass energy, both for the reference crosspiece and for the crosspiece of the invention. The fact that the hourglass energy (energy associated with the degrees of freedom that the numerical model is unable to describe) is negligible compared to the initial kinetic energy shows that the energy balance is verified.

Nei dettagli: In details:

30 : energia cinetica veicolo (traversa tecnica nota) 30: vehicle kinetic energy (known technical crosshead)

31 : energia cinetica veicolo (traversa dell'invenzione) 31: vehicle kinetic energy (cross member of the invention)

32 : energia interna (traversa tecnica nota) 32: internal energy (known technique cross)

33 : energia interna (traversa dell'invenzione) 33: internal energy (crosspiece of the invention)

34 : energia di hourglass (tecnica nota) 34: hourglass energy (prior art)

35 : energia di hourglass (presente invenzione). 35: hourglass energy (present invention).

Nella Figura 15 viene riportato lo spostamento nella direzione longitudinale del punto appartenente al piano medio longitudinale della traversa che si trova dal lato del pendolo sia per la traversa FIAT che per la traversa AMS (presente invenzione). Tale spostamento rappresenta l’arretramento della traversa associato alla deformazione della traversa. Tale arretramento deve essere tale da salvaguardare l’integrità del paraurti e del cofano posteriore. Figure 15 shows the displacement in the longitudinal direction of the point belonging to the longitudinal median plane of the crosspiece which is located on the side of the pendulum for both the FIAT crosspiece and the AMS crosspiece (present invention). This displacement represents the retraction of the crosspiece associated with the deformation of the crosspiece. This setback must be such as to safeguard the integrity of the bumper and rear hood.

Si nota che sia per la traversa 1 FIAT che per la traversa 11 AMS l’arretramento massimo è inferiore a 30 mm. Tale valore è da considerarsi come il limite che non bisogna superare per evitare danni al paraurti e al cofano posteriore. It should be noted that for both the FIAT 1 crosspiece and the 11 AMS crosspiece the maximum setback is less than 30 mm. This value is to be considered as the limit that must not be exceeded to avoid damage to the bumper and rear hood.

3) Verifica del comportamento statico della traversa 3) Verification of the static behavior of the crosspiece

In questa sezione mediante calcoli agli elementi finiti è stato valutato il comportamento della traversa sacrificale sottoposta a carico verticale (vedi Fig. 16) in condizioni statiche. Il carico è stato applicati in corrispondenza del piano medio trasversale della traversa sull’elemento posteriore (14) che collega i due crash box. La forza applicata è di 40 daN. E’stato imposto un vincolo di incastro in corrispondenza delle piastre 5 e rispettivamente 15 che collegano la traversa 1-11 ai puntoni. (Forza applicata Fz; vincoli indicati dalle frecce 60 dirette verso la piastra 5-15). In this section, the behavior of the sacrificial crossbar subjected to vertical load (see Fig. 16) under static conditions was evaluated by means of finite element calculations. The load was applied in correspondence with the transverse medium plane of the cross member on the rear element (14) that connects the two crash boxes. The force applied is 40 daN. An interlocking constraint has been imposed in correspondence with the plates 5 and 15 respectively which connect the crosspiece 1-11 to the struts. (Applied force Fz; constraints indicated by arrows 60 directed towards plate 5-15).

Nelle Figure 16a e 16b sono riportati i modelli relativi alla traversa 1 e alla traversa 11 per la valutazione del comportamento statico delle traverse. Figures 16a and 16b show the models relating to the crosspiece 1 and the crosspiece 11 for evaluating the static behavior of the crosspieces.

Nelle Figure 17a e 17b sono riportati i risultati dell’analisi statica in termini di tensioni equivalenti di Von Mises quando è applicata la sola forza Fz (vedi Fig. 16) sia per la traversa 1 FIAT della tecnica nota che per la traversa 11 AMS. Figures 17a and 17b show the results of the static analysis in terms of equivalent stresses of Von Mises when only the force Fz is applied (see Fig. 16) for both the 1 FIAT crosspiece of the known art and the 11 AMS crosspiece.

Si nota dalle Figure 17a e 17b che sia per le traversa dell'invenzione che per le traversa della tecnica nota, la massima tensione equivalente di Von Mises non supera il valore della tensione di snervamento che per l’acciaio Fe 355 è di circa 350MPa. I crash box (2, 3; 13) risultano inoltre praticamente scarichi. It is noted from Figures 17a and 17b that both for the crosspiece of the invention and for the crosspiece of the known art, the maximum equivalent stress of Von Mises does not exceed the value of the yield stress which for Fe 355 steel is about 350MPa. The crash boxes (2, 3; 13) are also practically empty.

In Figura 18 (a) viene mostrato il crash box 13 ottenuto da due lamiere saldate tra loro in corrispondenza dei piani tra le celle esagonali (i punti scuri indicano i punti di saldatura). Figure 18 (a) shows the crash box 13 obtained from two sheets welded together at the planes between the hexagonal cells (the dark points indicate the weld points).

Anche se la presente invenzione è stata descritta in modo esaustivo e particolareggiato facendo riferimento ad una sola sua realizzazione preferita, essa non è ovviamente limitata a tale forma d’esecuzione mostrata e descritta. Al contrario, la realizzazione di traversa mostrata nei disegni costituisce soltanto una possibile applicazione di traversa per autoveicoli basata sul presente concetto innovativo di crash box per autoveicoli. Quindi, la realizzazione qui descritta, applicabile allo stesso segmento di veicoli del tipo FIAT 500, serve solo ad un tecnico del ramo per comprendere come l’invenzione possa essere attuata in concreto, e per illustrare allo stesso tempo come i risultati ottenuti relativi alle performance della traversa dell’invenzione siano compatibili con le relative norme e gli standard attuali, talvolta superando le performance della tecnica nota. Da quanto precede si è quindi dimostrato che con minori pesi e ingombri, una traversa della tecnica nota può essere sostituita senza problemi con una traversa presentante dei crash box a struttura cellulare, preferibilmente a celle esagonali, secondo la presente invenzione, e ciò consente in particolare di semplificare il processo di progettazione a monte e il processo produttivo vero e proprio. Although the present invention has been described in an exhaustive and detailed way with reference to only one preferred embodiment thereof, it is obviously not limited to this embodiment shown and described. On the contrary, the cross member embodiment shown in the drawings constitutes only a possible application of a cross member for motor vehicles based on the present innovative concept of a crash box for motor vehicles. Therefore, the embodiment described here, applicable to the same segment of vehicles of the FIAT 500 type, only serves a person skilled in the art to understand how the invention can be concretely implemented, and to illustrate at the same time how the results obtained relating to performance of the cross member of the invention are compatible with the relevant norms and current standards, sometimes exceeding the performances of the prior art. From the foregoing it has therefore been shown that with less weight and bulk, a cross member of the known art can be replaced without problems with a cross member having cellular structure crash boxes, preferably with hexagonal cells, according to the present invention, and this allows in particular to simplify the upstream design process and the actual production process.

Claims

CLAIMS 1. Sacrificial cross member (11) comprising at least one transverse element (14) for connecting the shock absorbers, so-called "crash boxes" (13), and preferably comprising connecting means (15) of the crash boxes (13) to the structure of a vehicle, for example to the struts (17), characterized by the fact that said "crash boxes" (13) have a cellular structure, with parallel and continuous hexagonal cells, in ductile and inelastically deformable material, said cells extending substantially perpendicular to the transverse extension of the transverse element (14) considered as a whole.

2. Sacrificial cross member (11) according to claim 1, characterized by the fact of comprising two crash boxes (13), each arranged at the ends of the transverse element (14) connecting the crash boxes (13).

3. Sacrificial cross member (11) according to claim 1 or 2, characterized in that the cross section of said cells of the crash boxes (13) is hexagonal, presenting a sequence of recesses interspersed with protrusions.

4. Sacrificial cross member (11) according to any one of the preceding claims, characterized in that the crash boxes (13) are obtained by coupling two corrugated sheets together, for example by spot welding.

5. Sacrificial cross member (11) according to any one of the preceding claims, characterized in that a transverse element (14) connecting the crash boxes (13) is formed by a molded metal shell.

6. Sacrificial cross member (11) according to any one of the preceding claims, characterized in that said connecting means (15) of the crash boxes (13) to the motor vehicle structure, consist of metal plates (15) which can be connected, for example fixed by means of bolts, to the struts (17) of the vehicle.

7. Sacrificial cross member (11) according to claim 6, characterized in that each crash box (13) is directly connected, for example welded, to a relative metal plate (15) for connection to the strut (17).

8. Sacrificial cross member (11) according to any one of the preceding claims, in which at least one crash box (13) is made of Fe355 steel.

9. Sacrificial cross member (11) according to any one of the preceding claims, with overall dimensions in the longitudinal direction, with respect to the rectilinear motion of the motor vehicle, comprised between 71 mm and 141 mm.