ITUB20150146A1 - Struttura d'estremita' di una scocca di autoveicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

?STRUTTURA D'ESTREMITA' DI UNA SCOCCA DI AUTOVEICOLO?

La presente invenzione ? relativa ad una struttura d?estremit? di una scocca di autoveicolo. La presente invenzione, in particolare, fa riferimento ad una struttura frontale della scocca, ma le medesime caratteristiche possono intendersi valide anche per una struttura posteriore.

Per quanto riguarda l?estremit? anteriore di un autoveicolo, com?? noto, nel vano motore la scocca ha almeno due puntoni longitudinali, i quali sporgono in avanti dall?abitacolo, ad una altezza corrispondente sostanzialmente a quella dei passaruota anteriori, e alle loro estremit? anteriori supportano una estremit? frontale dell?autoveicolo.

Tale estremit? frontale comprende una traversa collegata ai puntoni tramite due elementi assorbitori, i quali sono definiti da elementi scatolati, generalmente di materiale metallico, si deformano plasticamente per assorbire energia in caso di urti a velocit? moderata (minore di 16 km/h) e sono denominati generalmente ?crashbox?.

Ciascun puntone ? provvisto di una piastra di attacco fissata, ad esempio tramite bulloni, ad una piastra di supporto che a sua volta ? fissata all?estremit? posteriore del corrispondente elemento assorbitore scatolato. La piastra di attacco ? calzata attorno all?estremit? anteriore del puntone e ha una o pi? alette saldate a tale estremit?. La piastra di attacco ha, inoltre, una parete frontale sostanzialmente verticale che ? raccordata a tali alette ed ? in contatto contro la piastra di supporto del corrispondente elemento assorbitore, in corrispondenza di un piano di appoggio.

In genere, il bordo anteriore di ciascun puntone ? distanziato longitudinalmente, ad esempio di 2-7 mm, dal piano di appoggio delle piastre. Tale distanza pu? essere diversa tra i vari autoveicoli e tra i due puntoni di ciascun autoveicolo e viene regolata appositamente variando la posizione longitudinale in cui vengono saldate effettivamente le due piastre di attacco, al fine di correggere tolleranze di lavorazione e di accoppiamento delle parti di scocca assemblate precedentemente ed ottenere una perfetta ortogonalit? tra il piano di appoggio delle piastre e l?asse longitudinale di avanzamento dell?autoveicolo.

Nelle soluzioni note, le alette delle due piastre di attacco sporgono all?indietro e terminano longitudinalmente con rispettivi bordi che sono saldati alle superfici laterali esterne dei puntoni tramite cordoni di saldatura.

Soluzioni di questo tipo non sono completamente soddisfacenti, per quanto riguarda la distribuzione dei carichi sulle due piastre di attacco ed il conseguente comportamento degli elementi assorbitori durante la deformazione plastica in caso di urto frontale dell?autoveicolo.

Infatti, il carico dovuto all?urto viene trasmesso da ciascun elemento assorbitore al corrispondente puntone in corrispondenza della zona di appoggio tra le due piastre. Tale zona di appoggio ? anulare ed ? distanziata verso l?esterno dai punti di fissaggio delle due piastre di attacco, definiti dalle loro alette e dai suddetti cordoni di saldatura. Tale distanza radiale definisce un braccio di leva che genera un elevato momento flettente sulle pareti frontali delle due piastre di attacco. Pertanto, queste ultime tendono a piegarsi eccessivamente durante l?urto. Una eccessiva deformazione a flessione delle piastre di attacco ? indesiderata, in quanto tende a rendere instabile e, quindi, imprevedibile il comportamento effettivo degli elementi assorbitori durante la loro deformazione plastica.

Data questa incertezza, la quantit? di energia assorbita realmente dagli elementi assorbitori potrebbe essere minore di quella calcolata a progetto. Pertanto, in pratica, ? necessario sovra-dimensionare gli elementi assorbitori e anche gli altri elementi della struttura frontale della scocca, con un conseguente aggravio di peso.

Scopo della presente invenzione ? pertanto quello di realizzare una struttura d?estremit? di una scocca di autoveicolo, la quale consenta di risolvere in modo semplice ed economico gli inconvenienti sopra esposti.

Secondo la presente invenzione, viene realizzata una struttura d?estremit? di una scocca di autoveicolo, come definita nella rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 ? una vista in pianta, con parti asportate per chiarezza, di una struttura d?estremit? di una scocca di autoveicolo secondo la presente invenzione; - la figura 2 ? analoga alla figura 1 e mostra in esploso alcune parti della struttura di figura 1;

- la figura 3 mostra, in prospettiva ed in scala ingrandita, un componente della struttura di figura 1 e 2;

- la figura 4 ? una sezione trasversale secondo la linea di sezione IV-IV di figura 3 e mostra schematicamente ed in scala ingrandita un dettaglio della struttura di figura 1; e

- la figura 5 ? analoga alla figura 4 e mostra una variante della struttura delle figure precedenti.

In figura 1, il numero di riferimento 1 indica, nel suo complesso, una scocca di autoveicolo (parzialmente illustrata), comprendente una struttura 2 definente un abitacolo ed una struttura d?estremit? 3 definente un vano motore davanti ad una zona inferiore della struttura 2. La struttura d?estremit? 3 comprende due puntoni longitudinali 7, i quali si estendono a sbalzo a partire dalla struttura 2 lungo rispettivi assi 8 che sono sostanzialmente paralleli ad un asse longitudinale 10 di avanzamento dell?autoveicolo. In particolare, i puntoni 7 sono affiancati in direzione orizzontale ai passaruota anteriori 11 dell?autoveicolo, sono raccordati ad un pianale 13 (parzialmente illustrato) della struttura 2 e sporgono in avanti a partire da un punto leggermente pi? alto rispetto al pianale 13.

Le estremit? anteriori dei puntoni 7 sono indicate dal numero di riferimento 16 e supportano una estremit? frontale dell?autoveicolo (parzialmente illustrata). Tale estremit? frontale comprende un gruppo scambiatore di calore, un paraurti anteriore ed un telaio 22, il quale fa parte della scocca 1 e supporta il gruppo scambiatore di calore ed il paraurti in modo noto e non illustrato.

Il telaio 22 comprende una traversa 24 e due elementi assorbitori 25, le cui estremit? anteriori sono fissate alle estremit? laterali opposte della traversa 24. Gli elementi assorbitori 25 sono definiti da elementi scatolati, in genere di materiale metallico, sono sostanzialmente coassiali ai puntoni 7 lungo gli assi 8, si deformano plasticamente per assorbire energia in caso di urti a velocit? moderata (minore di 16 km/h) e sono denominati generalmente ?crash-box?.

Con riferimento alla figura 2, il telaio 22 comprende, inoltre, due piastre di supporto 27, le quali sono fissate alle estremit? posteriori 29 degli elementi assorbitori 25 in modo noto e non illustrato, ad esempio tramite saldatura.

Come visibile in figura 4, preferibilmente le piastre di supporto 27 comprendono rispettive porzioni intermedie 28, le quali sono disposte assialmente tra i puntoni 7 e gli elementi assorbitori 25 e, preferibilmente, sono definite da pareti appoggiate assialmente contro le estremit? 29. Le piastre di supporto 27 comprendono, inoltre, rispettive porzioni periferiche 30 aventi superfici posteriori 32, sono sostanzialmente verticali e, in vista posteriore, hanno una forma ad anello attorno ai corrispondenti assi 8. Nel particolare esempio illustrato, le porzioni 30 sono sfalsate longitudinalmente rispetto alle porzioni 28 all?indietro, ossia verso i puntoni 7, e sono unite alle porzioni 28 tramite porzioni di raccordo 31 aventi sezione trasversale sostanzialmente ad S.

Secondo la variante illustrata in figura 5, le piastre di supporto 27 sono piane.

Ancora con riferimento alla figura 4, le piastre di supporto 27 sono collegate alle estremit? anteriori 16 dei puntoni 7 tramite rispettive piastre di attacco 35, le quali sono calzate attorno alle estremit? anteriori 16 e sono fissate direttamente a queste ultime, preferibilmente tramite saldatura come meglio verr? descritto nel seguito.

Le piastre di attacco 35 comprendono rispettive pareti 37, le quali sono fissate alle piastre di supporto 27. In particolare, il fissaggio ? definito da bulloni o viti: le pareti 37 hanno una pluralit? di fori passanti 38 (figura 3), corrispondenti ad altrettanti fori (non illustrati) realizzati sulle porzioni 30 ed atti ad essere impegnati da tali viti o bulloni.

In particolare, le pareti 37 in vista frontale hanno una forma ad anello attorno ai corrispondenti assi 8 e sono definite frontalmente da facce 39 comprendenti rispettive zone di appoggio 40, piane e sostanzialmente verticali. Le superfici 32 sono appoggiate assialmente contro le zone di appoggio 40 per l?accoppiamento delle piastre di supporto 27 alle piastre di attacco 35.

Le piastre di attacco 35 comprendono rispettive alette 41, le quali sono unite alle pareti 37 tramite porzioni di raccordo 42 lungo il perimetro anulare interno delle pareti 37 stesse. Tale perimetro anulare interno e il profilo delle alette 41 in vista frontale combaciano con il perimetro esterno delle estremit? 16 dei puntoni 7. In particolare, come visibile in figura 3, le alette 41 definiscono due collari che sono continui lungo il perimetro anulare interno delle pareti 37 e sono calzati sulle estremit? 16. In particolare, le alette 41 sono ortogonali alle pareti 37 e sono parallele ed affacciate a rispettive porzioni della superficie laterale esterna 43 delle estremit? 16.

Con riferimento alla figura 4, secondo un aspetto della presente invenzione, le alette 41 sporgono rispetto alle pareti 37 in avanti, ossia verso le porzioni 28 delle piastre di supporto 27.

Frontalmente le alette 41 terminano con rispettivi bordi 44 che, secondo una preferita forma di attuazione, sono appoggiati contro le porzioni 28. In alternativa, i bordi 44 possono essere distanziati dalle porzioni 28, con un gioco relativamente piccolo, ad esempio di circa 1 mm, in modo da rimanere affacciati longitudinalmente alle piastre di supporto 27.

Le alette 41 sporgono longitudinalmente rispetto alle estremit? 16, per cui i bordi 44 distano longitudinalmente dal bordo delle estremit? 16 di una quantit? D, ad esempio compresa tra 0 e 4 mm. Tale valore ?, in genere, diverso tra i vari autoveicoli e tra i due puntoni 7 di ciascun autoveicolo e viene regolato appositamente variando la posizione longitudinale in cui vengono saldate effettivamente le due piastre di attacco 35, al fine di correggere tolleranze di lavorazione e di accoppiamento delle parti della scocca 1 che sono state assemblate precedentemente ed al fine di ottenere una perfetta ortogonalit? tra il piano di appoggio definito dalle zone di appoggio 40 e l?asse longitudinale 10.

Vantaggiosamente, tra le alette 41 e la superficie laterale esterna 43 ? prevista una sovrapposizione in direzione radiale, per una lunghezza L maggiore o uguale a 2 mm in direzione longitudinale.

Come visibile in figura 4, le piastre di attacco 35 sono saldate alle superfici laterali esterne 43, in particolare tramite cordoni di saldatura 50 in corrispondenza delle porzioni di raccordo 42.

Le piastre di attacco 35 comprendono, inoltre, rispettive alette di irrigidimento 51, le quali sono trasversali alle pareti 37, sono unite a queste ultime tramite porzioni di raccordo 52 lungo il bordo perimetrale esterno delle pareti 37 stesse.

Nel particolare esempio di figura 4, le alette 51 sporgono rispetto alle pareti 37 all?indietro, ossia in senso opposto alle piastre di supporto 27. Pertanto, la sezione trasversale di ciascuna piastra di attacco 35 comprende due parti che sono diametralmente opposte rispetto al corrispondente puntone 7 e hanno una sagoma sostanzialmente ad S.

Secondo la variante di figura 5, le alette 51 sporgono rispetto alle pareti 37 in avanti, ossia verso le piastre di supporto 27, per cui la sezione trasversale di ciascuna piastra di attacco 35 comprende due parti conformate a C. In questo caso, le superfici posteriori 32 sono disposte in appoggio anche contro i bordi delle alette 51.

Preferibilmente, il vano anulare definito tra le alette 51 e 41 ? occupato, almeno in parte, da materiale di riempimento o componenti addizionali (non illustrati), ad esempio da distanziali coassiali ai bulloni che sono preposti a fissare tra loro le piastre di supporto e di attacco, oppure da boccole filettate, saldate alle piastre stesse ed aventi altezza tale da ottenere un perfetto accoppiamento fra i bordi 44 e le porzioni 28.

Vantaggiosamente, in entrambe i casi delle figure 4 e 5, le alette di irrigidimento 51 definiscono due collari che sono continui lungo il perimetro anulare esterno delle pareti 37.

In caso di urto frontale dell?autoveicolo le piastre di attacco 35 forniscono una reazione al carico longitudinale proveniente dalle piastre di supporto 27. Se l?urto avviene a velocit? relativamente elevata, il suddetto carico porta poi gli elementi assorbitori 25 a deformarsi plasticamente.

Come evidente da quanto descritto sopra, il carico longitudinale viene trasferito dagli elementi assorbitori 25 ai puntoni 7 principalmente in corrispondenza dei bordi 44, e marginalmente in corrispondenza delle zone di appoggio 40.

Se ? presente gioco tra i bordi 44 e le piastre di supporto 27, il trasferimento del carico longitudinale avviene per un tempo limitato in corrispondenza delle zone di appoggio 40, finch? tale gioco non viene annullato da una deformazione iniziale delle piastre 35 e 27.

In altre parole, quindi, quando le porzioni 28 sono in battuta contro i bordi 44, le alette 41 lavorano di punta reagendo alla spinta della piastra di supporto 27.

Dal momento che i bordi 44 sono sostanzialmente allineati con i punti di fissaggio definiti dai cordoni di saldatura 50, la parte del carico che viene trasmessa dalle porzioni 28 sui bordi 44 non genera alcun momento flettente sulle piastre di attacco 35. Pertanto, complessivamente, le pareti 37 delle piastre di attacco 35 sono soggette ad un momento flettente inferiore rispetto a quanto si verifica nelle soluzioni di arte nota. Ne consegue che la flessione delle pareti 37 rispetto alle alette 41 ? limitata, per cui il comportamento degli elementi assorbitori 25 durante la loro deformazione plastica ? pi? stabile e prevedibile rispetto alle soluzioni di arte nota, indipendentemente dalla sezione trasversale dei puntoni 7 e dalla sezione trasversale degli elementi assorbitori 25. Ne consegue che ? possibile sfruttare in maniera ottimale la capacit? di assorbimento di energia degli elementi assorbitori 25 e che non ? necessario sovra-dimensionare questi ultimi durante la progettazione, con un conseguente risparmio di pesi.

Le altre caratteristiche delle piastre di attacco 35 e delle piastre di supporto 27 contribuiscono anch?esse a rendere pi? equilibrata la distribuzione dei carichi agenti sulle piastre di attacco 35 ed a rendere pi? stabile la deformazione plastica degli elementi assorbitori 25 e degli altri componenti.

Da quanto precede appare, infine, evidente che alla struttura d?estremit? 3 descritta ed illustrata possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

In particolare, la sezione trasversale dei puntoni 7 e degli elementi assorbitori 25 potrebbe essere diversa da quella illustrata a titolo di esempio. Inoltre, le piastre di supporto 27 potrebbero avere una forma diversa da quella ipotizzata a titolo di esempio e/o le alette 51 potrebbero essere assenti o sostituite/integrate da altre porzioni di irrigidimento.

Infine, la struttura d?estremit? 3 potrebbe essere utilizzata per formare la parte posteriore della scocca, invece che della parte frontale, per reagire ad un urto posteriore.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Struttura d?estremit? (3) di una scocca di autoveicolo (1) comprendente: - due puntoni longitudinali (7) che si estendono da un abitacolo lungo rispettivi assi (8) sostanzialmente paralleli ad un asse longitudinale di avanzamento dell?autoveicolo e comprendono rispettive prime estremit? (16); - due piastre di attacco (35), le quali sono calzate su, e fissate direttamente a, dette prime estremit? (16) e comprendono: a) rispettive pareti (37), le quali hanno una forma ad anello attorno ai detti assi (8) e sono definite da rispettive facce (39) aventi zone di appoggio (40) piane e sostanzialmente verticali; b) rispettive alette (41), le quali sono unite alle dette pareti (37) in corrispondenza di un perimetro anulare interno delle dette pareti (37); - due piastre di supporto (27) appoggiate rispettivamente su dette zone di appoggio (40) e fissate a dette pareti (37); - due elementi assorbitori (25), i quali sono sostanzialmente coassiali a detti puntoni (7) e comprendono rispettive seconde estremit? (29) fissate a dette piastre di supporto (27); caratterizzata dal fatto che dette alette (41) sporgono rispetto a dette pareti (37) verso dette piastre di supporto (27) e terminano con rispettivi bordi (44) che sono allineati longitudinalmente con dette piastre di supporto (27) in modo da reagire di punta alla spinta delle dette piastre di supporto (27) in caso di urto. 2.- Struttura d?estremit? secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette alette (41) sporgono longitudinalmente rispetto alle dette prime estremit? (16). 3.- Struttura d?estremit? secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che i detti bordi (44) sporgono longitudinalmente rispetto a dette prime estremit? (16) di una quantit? (D) compresa tra 0 e 4 mm. 4.- Struttura d?estremit? secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti bordi (44) sono appoggiati longitudinalmente contro dette piastre di supporto (27). 5.- Struttura d?estremit? secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette alette (41) formano due collari, ciascuno dei quali si estende con continuit? lungo il perimetro anulare interno della corrispondente detta parete (37). 6.- Struttura d?estremit? secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ciascuna delle dette alette (41) ? sovrapposta radialmente ad una superficie laterale esterna (43) della corrispondente detta prima estremit? (16), per una lunghezza (S) almeno pari a 2 mm in direzione longitudinale. 7.- Struttura d?estremit? secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette piastre di attacco (35) comprendono rispettive porzioni di raccordo (42) che uniscono dette alette (41) a dette pareti (37) e sono saldate a superfici laterali esterne (43) delle dette prime estremit? (16). 8.- Struttura d?estremit? secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette piastre di attacco (35) comprendono rispettive alette di irrigidimento (51), le quali sono unite a dette pareti (37) lungo un perimetro anulare esterno delle dette pareti (37). 9.- Struttura d?estremit? secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che dette alette di irrigidimento (51) definiscono due collari ciascuno dei quali ? continuo lungo il perimetro anulare esterno della corrispondente detta parete (37).