ITTO930075A1 - Procedimento per la realizzazione di parti strutturali scatolate per la scocca di veicoli. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la realizzazione di parti strutturali scatolate per la scocca di veicoli, sia di tipo lineare, quali, per esempio, la traversa sottoplancia, sia d? tipo anulare, quali, per esempio, il telaio supporto motore, il falso telaio per le sospensioni posteriori, eccetera.

E? noto che le parti strutturali del tipo sopra indicato vengono realizzate generalmente mediante lamiere metalliche opportunamente piegate e saldate a punti o, nel caso dell'ottenimento di telai o falsi telai, mediante elementi tubolari metallici, che vengono opportunamente sagomati ad anello per piegatura e le cui opposte estremit?, una volta portate in posizione adiacente, vengono unite testa a testa mediante saldatura, effettuata direttamente tra le estremit? (di solito con materiale di apporto), oppure con l'interposizione a sovrapposizione di un manicotto che viene calzato su una estremit? prima della piegatura e poi spostato assialmente in modo da calzare su entrambe le estremit? adiacenti, alle quali viene infine saldato.

I procedimenti noti sopra descritti presentano numerosi inconvenienti, il maggiore dei quali consiste in una insoddisfacente robustezza delle parti strutturali, in particolare nelle zone di giunzione tra le lamiere o gli elementi tubolari; la realizzazione di parti aventi forma complessa risulta inoltre difficile e, generalmente, aggrava i problemi di giunzione tra i diversi componenti della parte; infine, tali parti risultano facilmente soggette alla corrosione, specie in corrispondenza dei punti di giunzione, mentre risulta difficile il proteggerne l?interno dal contatto con gli agenti corrosivi (atmosfera, umidit?) che, in particolare, possono penetrare attraverso i punti di giunzione della parte alla scocca.

La?realizzazione della giunzione tra gli elementi componenti la parte strutturale mediante adesivi non risolve gli inconvenienti descritti, mentre rende estremamente complessa l'operazione di giunzione, in quanto occorre tenere gli elementi componenti accostati fino a che l'adesivo non ha fatto presa e, soprattutto, richiede l'esecuzione di ulteriori operazioni, quali l'esecuzione di una fase di riscaldamento della parte per permettere la reticolazione dell'adesivo.

Scopo del trovato ? quello di evitare gli inconvenienti descritti attraverso un procedimento per la realizzazione di parti strutturali di scocca, lineari o anulari, che permetta di ottenere, in modo semplice e con ridotti tempi di lavorazione, parti, anche di forma complessa, dotate di elevata robustezza e di una buona protezione contro gli agenti corrosivi.

In base all'invenzione viene fornito un procedimento per la realizzazione di parti strutturali scatolate per la scocca di veicoli, caratterizzato dal fatto che almeno due o pi? elementi tubolari metallici vengono collegati tra loro attraverso le fasi di:

- deformare plasticamente almeno un detto elemento in modo da realizzare sullo stesso rispettive aperture passanti ed una estremit? di accoppiamento provvista di uno spallamento assiale ed atta ad inserirsi telescopicamente su una corrispondente estremit? adiacente di un altro detto elemento;

- pre-assemblare la parte strutturale da ottenere accoppiando meccanicamente senza fissaggio detti elementi tubolari testa a testa, in battuta contro il citato spallamento, interponendo tra le estremit? accoppiate un adesivo strutturale;

- montare la parte pre-assemblata sulla scocca; e

rivestire la parte scatolata pre-assemblata, sia internamente che esternamente, con una sostanza protettiva che viene applicata in condizioni tali da determinare, simultaneamente, anche la reticolazione dell'adesivo ed il conseguente fissaggio solidale dei detti elementi tubolari uno all'altro.

In particolare, l'estremit? di accoppiamento viene ottenuta per idroformatura allargando la sezione dell?elemento tubolare per una lunghezza tale che il disaccoppiamento meccanico tra questa e l'estremit? opposta dell'altro elemento tubolare ? possibile solo per sfilamento assiale cosicch?, una volta pre-assemblata, la parte strutturale pu? essere maneggiata e montata sulla scocca senza che l'adesivo abbia fatto del tutto presa.

Le aperture passanti consentono di effettuare il rivestimento protettivo interno della parte strutturale durante il trattamento di cataforesi della scocca per immersione in un bagno della sostanza protettiva, in modo da produrre l'introduzione della sostanza protettiva attraverso una prima serie di aperture e, successivamente, la fuoriuscita della sostanza protettiva in eccesso, che non si ? depositata sulla parete interna della parte scatolata, attraverso una seconda serie di apertura ricavata da banda opposta alle prime.

Durante la fase di rivestimento la scocca e la parte strutturale con essa vengono portate ad una temperatura tale da produrre la reticolazione della sostanza protettiva preventivamente depositata a formare un film stabile; simultaneamente si ottiene anche anche la reticolazione dell?adesivo con conseguente fissaggio stabile degli elementi tubolari uno all?altro.

L?elemento tubolare la cui estremit? viene introdotta nell'estremit? di accoppiamento dell'altro elemento ? preferibilmente sottoposto anch'esso ad idroformatura per ricavare sullo stesso, in prossimit? dell'estremit?, un tratto di sezione allargata simmetrico con il tratto allargato dell'altro elemento definente la estremit? di accoppiamento. In questo modo la trasmissione delle sollecitazioni tra gli elementi formanti la parte strutturale, una volta che l'adesivo ha fatto presa, risulta simmetrica, diminuendo considerevolmente lo sforzo di taglio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del procedimento oggetto del trovato e della parte strutturale scatolata ottenibile con esso appariranno chiari dalla descrizione che segue, fornita a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, nei quali :

- le figure da 1 a 4 e le figure 6 e 7 illustrano successive fasi del procedimento dell'invenzione; e

- la figura 5 illustra in scala ingrandita ed in sezione un dettaglio di una parte scatolata ottenibile secondo una possibile variante del procedimento secondo il trovato.

Con riferimento alla figure 1,4,6 e 7, il procedimento dell'invenzione permette di realizzare parti strutturali 1 scatolate per una scocca 2 di un veicolo a partire da due (o pi?) elementi tubolari 3,4 (figura 3) realizzati in materiale metallico, per esempio acciaio o alluminio. La descrizione che segue fa riferimento all'ottenimento di una traversa sottoplancia 1, ma ? generalizzabile all'ottenimento di una qualsiasi parte strutturale, in particolare, come si vedr?, di forma anulare, come un telaio supporto motore o simili.

Con riferimento anche alle figure 2 e 3, una prima fase del procedimento secondo l'invenzione consiste nella piegatura, eseguita in modo noto, di uno o di entrambi gli elementi 3,4, in modo da abbozzare la sagoma della parte 1 da produrre. Nella fattispecie illustrata (figura 1), una estremit? 5 dell'elemento 3 viene piegata a 90? rispetto all'asse longitudinale dell'elemento stesso per abbozzare una estremit? di attacco della traversa 1 alla scocca 2; una corrispondente estremit? 5 dell'elemento 4 viene piegata in modo simmetrico (figura 3).

Successivamente, l'elemento 3 e, nella fattispecie, anche l'elemento 4, vengono sottoposti ad una fase di deformazione plastica, preferibilmente realizzata per idroformatura. La figura 2 illustra la fase di idroformatura dell?elemento 3, durante la quale l?elemento precedentemente piegato ? introdotto all'interno di uno stampo 7 formato da due semistampi 8,9 accoppiabili. a sovrapposizione a tenuta di fluido e provvisti internamente di una impronta 10 sagomata secondo la forma della traversa 1 da ottenere; lo stampo 7 viene chiuso e, secondo una tecnica ben nota e pertanto non illustrata per semplicit?, viene introdotto all'interno dell'elemento 3 racchiuso nell'impronta 10 un fluido pressurizzato, che produce la deformazione plastica dell'elemento 3 per compressione idrostatica interna con conseguente allargamento radiale e assottigliamento dello spessore dello stesso; l'elemento 3 si schiaccia quindi contro le pareti della impronta 10 assumendone la forma.

Secondo il trovato, l'impronta 10 ? conformata in modo da ricavare sull'elemento 3, durante la fase di deformazione e ad intervalli lungo tutta la lunghezza dello stesso, una prima serie di aperture passanti 11 ed una seconda serie di aperture passanti 12, praticate da banda opposta alle aperture 11. Durante tale seconda fase viene inoltre ricavata sull'elemento 3 una estremit? di accoppiamento 14 conformata in modo da essere atta, successivamente, ad inserirsi telescopicamente su una corrispondente estremit? 15 adiacente (figura 3) dell'elemento 4.

L'estremit? di accoppiamento 14 viene ottenuta per allargamento della sezione trasversale di un tratto terminale 16 di lunghezza prefissata dell'elemento tubolare 3, in modo da ottenere entro lo stesso una cavit? 18 terminante con uno spallamento assiale 19 ed atta ad accogliere, sostanzialmente senza gioco radiale ed in battuta contro lo spallamento assiale 19, la corrispondente estremit? 15 dell'elemento tubolare 4; la lunghezza del tratto 16 ? scelta in modo da permettere di realizzare il disaccoppiamento meccanico tra gli elementi 3,4, una volta che questi siano stati accoppiati, solo per sfilamento assiale della estremit? 15 dalla estremit? di accoppiamento 14; conseguentemente, una volta che l'estremit? 15 impegna la cavit? 18 i due elementi 3,4 risultano collegati in modo relativamente stabile, anche se non sono fissati reciprocamente.

L'elemento 4 viene idroformato in modo analogo a quanto descritto per l'elemento 3, in un corrispondente stampo non illustrato per semplicit?, avente una impronta conformata in modo tale da impartire all'estremit? 15 forma e dimensioni tali da renderne possibile l?accoppiamento ad inserimento nella cavit? 18 dell?estremit? 14 dell?elemento 3, e da ricavare, in posizione immediatamente adiacente l?estremit? 15, un tratto 22 (figura 3) di sezione trasversale allargata, il quale ? conformato in modo specularmente simmetrico alla estremit? di accoppiamento 14 ed ? atto ad andare in battuta contro quest 'ultima a seguito dell?introduzione nella stessa della estremit? 15 (figura 4).

Con riferimento alla figura 3, una ulteriore fase del procedimento dell'invenzione prevede, dopo l 'idroformatura degli elementi 3,4, il loro accoppiamento meccanico in modo da pre-assemblare la parte strutturale 1 da ottenere; durante tale fase viene preventivamente deposto, per esempio sulla superficie esterna della estremit? 15, un adesivo strutturale 25 di qualsiasi tipo noto, per esempio epossidico, poliestere o poliuretanico, in modo che tra le estremit? accoppiate 14,15 risulta interposto l'adesivo 25; in questo stadio di pre-assemblaggio, gli elementi 3,4 sono meccanicamente accoppiati ma non reciprocamente fissati, in quanto l?adesivo 25 richiede normalmente tempo e calore per fare presa.

Tuttavia, grazie al tratto di accoppiamento 16 sufficientemente lungo, grazie al fatto che le estremit? accoppiate 14,15 riposano una contro l'altra in doppia battuta assiale (l'estremit? 15 in battuta contro lo spallamento 19 e il bordo frontale dell'estremit? 14 in battuta contro il tratto di sezione allargata 22) e grazie alla viscosit? dell?adesivo 25, la traversa 1 preassemblata, anche se non ancora strutturalmente formata in quanto i due elementi 3,4 risultano, dal punto di vista della trasmissione delle sollecitazioni, due elementi indipendenti (figura 4), pu? essere maneggiata con facilit?; secondo l?invenzione, si profitta di questo per montare la parte 1, ancora allo stato pre-assemblato (cio? con gli elementi 3,4 non ancora definitivamente fissati), sulla scocca 2 (figura 6).

Con riferimento alle figure 6 e 7, a questo punto viene eseguita un ultima fase del procedimento secondo l'invenzione, consistente nel rivestire la parte scatolata pre-assemblata 1, sia internamente che esternamente, con una sostanza protettiva 27, per esempio costituita da una vernice di fondo. Questa viene applicata in condizioni tali da determinare, simultaneamente alla sua applicazione, anche la reticolazione dell'adesivo 25 ed il conseguente fissaggio solidale degli elementi 3,4 uno all'altro.

Nella fattispecie, la fase di rivestimento comprende il sottoporre la parte pre-assemblata 1, insieme alla scocca nel complesso (sulla quale la parte 1 ? stata preventivamente montata), all?azione di deposizione di un bagno della sostanza protettiva 27, per immersione della scocca 2 in una vasca 28 piena della sostanza protettiva 27 da depositare, per esempio dispersa in una opportuna soluzione o sospensione; l'immersione e la successiva estrazione della scocca 2 dalla vasca 28 vengono effettuate, come ben illustrato in figure 6 e 7 rispettivamente, in modo che la sostanza protettiva 27 entra all'interno della parte strutturale 1 attraverso le aperture 11 in conseguenza della progressiva immersione della stessa, insieme con la scocca 2 (figura 6) nella vasca 28 e, poi, esce dalla parte strutturale 1, per la parte eccedente a quella depositatasi al suo interno, attraverso le aperture 12 (figura 7), durante la progressiva estrazione della scocca 2 dalla vasca 28.

In particolare, la fase suddetta di deposizione prevede l'esecuzione di un trattamento (noto) di cataforesi della scocca 2 che comprende, durante o dopo la fase di immersione, la fase di portare la scocca 2 e, con essa, la parte strutturale 1, ad una temperatura tale da produrre la reticolazione ed il conseguente fissaggio sotto forma di film della sostanza protettiva 27 precedentemente depositata; questo produce simultaneamente, secondo l'invenzione, anche la reticolazione ed il conseguente indurimento dell'adesivo 25, con il conseguente collegamento stabile degli elementi 3,4 a formare una traversa 1 monolitica. Di conseguenza, il tempo ciclo e l'energia necessari per eseguire il trattamento di cataforesi, comunque necessario, servono anche, secondo l'invenzione, per produrre l?incollaggio degli elementi 3,4, con un risparmio netto sia in termini di tempi (e costi) di lavorazione, sia in termini energetici. La presenza dei fori 11,12 permette poi di trattare per cataforesi, insieme alla scocca, anche l'interno dell?elemento strutturale 1 e di distribuire meglio la trasmissione del calore verso l?adesivo 25.

Secondo la variante illustrata in figura 5, ? ovviamente possibile sagomare in modo diverso da quanto precedentemente descritto le estremit? 14,15 senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione; nella fattispecie, la fase di deformazione plastica degli elementi 3,4 pu? servire per variare la sezione trasversale del tratto 16 dell?elemento 3, in modo che l'estremit? di accoppiamento 14 risulta inseribile dentro l'estremit? 15, anzich? viceversa; in questo caso rimane presente solamente uno spallamento assiale, nella fattispecie il 19. Una situazione simile ? ottenibile, secondo un'altra possibile variante, nel caso non si realizzi sull'elemento 4 di figure 3 e 4 il tratto allargato 22

Secondo una ulteriore possibile variante, non illustrata per semplicit?, gli elementi tubolari 3,4 possono venire piegati a 180? per formare due rispettivi semianelli, che vengono successivamente idroformati in modo da ottenere su ciascuno, in posizione opposta, una estremit? di accoppiamento 14 allargata; gli elementi 3,4, perci?, vengono a possedere, ciascuno da bande opposte, una estremit? 14 affacciata ad una estremit? 5 e vengono collegati reciprocamente inserendo, previa deposizione dell'adesivo strutturale, ciascuna estremit? di accoppiamento 14 sulla corrispondente opposta estremit? 5 dell'altro elemento, in modo da formare una parte strutturale pre-assemblata conformata come un telaio anulare .

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Procedimento per la realizzazione di parti strutturali scatolate (1) per la scocca (2) di veicoli, caratterizzato dal fatto che almeno due elementi tubolari metallici (3,4) vengono collegati tra loro attraverso le fasi di: - deformare plasticamente almeno un detto elemento (3,4) in modo da realizzare sullo stesso rispettive aperture passanti (11,12) ed una estremit? di accoppiamento (14) provvista di uno spallamento assiale (19) ed atta ad inserirsi telescopicamente su una corrispondente estremit? adiacente (5;15) di un altro detto elemento (3,4); - pre-assemblare la parte strutturale da ottenere (1) accoppiando meccanicamente senza fissaggio detti elementi tubolari (3,4) testa a testa, in battuta contro il citato spallamento (19), interponendo tra le estremit? accoppiate un adesivo strutturale (25); - montare la parte (1) pre-assemblata sulla scocca (2); e - rivestire la parte scatolata (1) pre-assemblata, sia internamente che esternamente, con una sostanza protettiva (27), che viene applicata in condizioni tali da determinare, simultaneamente, anche la reticolazione dell'adesivo (25) ed il conseguente fissaggio solidale dei detti elementi tubolari (3,4) uno all'altro.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta fase di rivestimento comprende il sottoporre la parte (1) pre-assemblata, insieme alla scocca (2) nel complesso, all'azione di deposizione di un bagno della sostanza protettiva (27), per immersione in una vasca (28); l?immersione e la successiva estrazione dalla vasca (28) venendo effettuate in modo che la sostanza protettiva (27) viene introdotta all'interno della parte strutturale (1) attraverso una prima serie delle dette aperture (11) e, poi, viene fatta fuoriuscire dalla parte strutturale (1) attraverso una seconda serie delle dette aperture (12) ricavata da banda opposta alle prime.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che, durante o dopo la fase di immersione, la parte strutturale (1) viene portata insieme alla scocca (2) ad una temperatura tale da produrre la reticolazione ed il conseguente fissaggio sotto forma di film della sostanza protettiva (27) e, simultaneamente, la reticolazione ed il conseguente indurimento del detto adesivo (25), con il conseguente collegamento stabile dei detti elementi tubolari (3,4) a formare la detta parte strutturale (1).
4. 4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prima della detta fase di deformazione plastica l'elemento tubolare (3,4) viene sottoposto ad una fase di piegatura.
5. 5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta fase di deformazione plastica ? ottenuta per idroformatura, introducendo l'elemento tubolare (3,4) da idroformare in uno stampo (7) a tenuta di fluido ed introducendo un fluido pressurizzato all'interno dell'elemento (3,4) da idroformare.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la detta estremit? di accoppiamento (14) viene ottenuta per allargamento della sezione trasversale di un tratto terminale (16) di lunghezza prefissata di un primo elemento tubolare (3), in modo da ottenere entro detto tratto una cavit? (18) terminante con il detto spallamento assiale (19) ed atta ad accogliere, sostanzialmente senza gioco radiale ed in battuta contro detto spallamento assiale (19), una corrispondente estremit? (15) di un secondo elemento tubolare (4); la lunghezza di detto tratto allargato (16) essendo tale da permettere il disaccoppiamento meccanico tra i detti elementi tubolari (3,4) solo per sfilamento assiale dalla estremit? di accoppiamento (14).
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che sul detto secondo elemento tubolare (4) viene ricavato, in posizione immediatamente adiacente l'estremit? (15) da introdurre nell'estremit? di accoppiamento (14) del primo elemento tubolare (3), un tratto (22) di sezione trasversale allargata conformato in modo specularmente simmetrico alla estremit? di accoppiamento (14) ed atto ad andare in battuta contro quest'ultima a seguito dell'introduzione nella stessa della detta estremit? (15) del secondo elemento (4).
8. 8. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che due detti elementi tubolari (3,4) vengono piegati a formare due rispettivi semianelli, vengono successivamente idroformati in modo da ottenere su ciascuno una detta estremit? di accoppiamento (14), e vengono collegati reciprocamente inserendo, previa deposizione di un adesivo strutturale (25), ciascuna estremit? di accoppiamento (14) su una corrispondente opposta estremit? (5) dell'altro elemento, in modo da formare una detta parte strutturale (1) pre-assemblata conformata come un telaio anulare.
9. 9. Parte strutturale scatolata (1) per una scocca (2) di un veicolo, caratterizzata dal fatto di essere stata prodotta con il procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti.
10. 10. Procedimento per la realizzazione di parti strutturali scatolate (1) per la scocca di veicoli sostanzialmente come descritto ed illustrato con riferirne ai disegni annessi.