ITTO930826A1 - Volante di sicurezza per autoveicoli. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Volante di sicurezza per autoveicoli",

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce al campo dei volanti di sicurezza per autoveicoli, del tipo comprendente un'armatura metallica che include una parte centrale, una corona ed almeno una razza che collega la parte centrale alla corona, detta armatura metallica includendo inoltre una struttura collassabile con capacit? di assorbimento di energia d'impatto, fissata al di sopra della suddetta parte centrale ed atta a deformarsi plasticamente a seguito dell'applicazione di una forza di impatto agente lungo una direzione sostanzialmente parallela all'asse del volante, cosi da assumere una configurazione schiacciata lungo tale direzione.

Le normative relative alla sicurezza nell'abitacolo di guida pongono particolari limiti alle energie scambiate a seguito di incidente tra il corpo del conducente e le parti fisse dell'abitacolo. Nel caso specifico di un urto frontale, la parte dell'abitacolo che interagisce pi? da vicino col conducente nell'assorbimento di energia ? il volante. Ad esempio, la normativa europea ECE 12/03 annesso 4 impone che la massima decelerazione subita dalla testa del conducente su un qualsiasi punto del volante stesso, alla velocit? di 24,1 km/h (+1,2 -0) non superi mai il valore di 120 g, e la parte di decelerazione compresa tra 80 e 120 g deve risultare per un tempo istantaneo non superiore a 3 ms.

Al fine di soddisfare le suddette esigenze di sicurezza, sono stati proposti svariati progetti di assorbitori di urto. Una soluzione molto utilizzata ? quella di disporre la corona del volante in un piano assialmente distanziato rispetto a quello della parte centrale che viene collegata al piantone dello sterzo. In tal modo, le razze del volante assumono una certa campanatura, e sono quindi in grado di assorbire una notevole energia di impatto mediante la loro deformazione plastica. Nel campo invece dei volanti a bassa campanatura, a causa del ridotto spazio di deformazione, esistono concrete difficolt? nel progetto di elementi che svolgano in modo efficace la funzione di assorbimento dell'energia di impatto.

In generale, la condizione di impatto pi? critica ? quella determinata da un urto centrale, nel quale la testa del guidatore colpisce il volante in corrispondenza della parte centrale fissata al piantone dello sterzo. In taluni volanti, lo spazio utile per la deformazione degli elementi cosiddetti collassabil? nella direzione dell'asse del volante si riduce a valori al di sotto di 30 millimetri, per cui risulta molto difficile riuscire a utilizzare interamente tale esiguo spazio soddisfacendo le norme di sicurezza.

Lo scopo della presente invenzione ? pertanto quello di realizzare un volante di sicurezza del tipo sopra specificato che sia in grado di superare il suddetto problema e che cio? sia capace in particolare di assorbire un'energia di impatto relativamente elevata anche nel caso in cui lo spazio per la deformazione della struttura collassabile sia molto ridotto.

In vista di raggiungere tale scopo, l'invenzione ha per oggetto un volante di sicurezza per autoveicoli, avente un'armatura metallica includente una parte centrale, una corona ed almeno una razza che collega la parte centrale alla corona, detta armatura metallica includendo inoltre una struttura collassabile con capacit? di assorbimento di energia di impatto, atta a deformarsi plasticamente a seguito dell'applicazione di una forza di impatto agente in direzione sostanzialmente parallela all'asse del volante, in modo tale da assumere una configurazione schiacciata lungo la suddetta direzione,

caratterizzato dal fatto che detta struttura collassabile include almeno un elemento a bandella disposto circonferenziaIntente intorno alla suddetta struttura collassabile in un piano sostanzialmente normale alla suddetta direzione di schiacciamento, in modo tale per cui quando la suddetta struttura collassabile viene schiacciata lungo la suddetta direzione, il suddetto elemento a bandella viene messo in tensione lungo la suddetta direzione circonferenziale deformandosi plasticamente ad allungamento .

Grazie alle suddette caratteristiche, la maggior parte dell'energia di impatto pu? essere assorbita dall'allungamento del suddetto elemento a bandella che si Verifica nel suddetto piano normale all'asse di schiacciamento della struttura collassabile e che quindi non viene influenzato dal fatto che lo spazio disponibile lungo tale asse sia esiguo.

In una forma preferita di attuazione, la suddetta struttura collassabile comprende una piastra inferiore destinata ad essere fissata sulla parte centrale dell'armatura, nella zona di collegamento al piantone dello sterzo, una piastra superiore libera, una pluralit? di zampe curvate a gomito che collegano d?tta piastra superiore a detta piastra inferiore, distribuite circonferenzialmente intorno a dette piastre, il suddetto elemento a bandella essendo fissato circonferenzialmente ai gomiti delle suddette zampe di collegamento.

A seguito dell'impatto, la piastra superiore si avvicina alla piastra inferiore, determinando una piegatura delle zampe di collegamento con conseguente allontanamento dall'asse della struttura dei gomiti di piegatura di tali zampe, sui quali ? fissato l'elemento a bandella. Ne segue pertanto che tale elemento a bandella ? soggetto a forze radiali dirette verso 1'esterno che tendono a metterlo in tensione provocandone l'allungamento in direzione circonferenziale. Tale deformazione di allungamento dell'elemento a bandella ? quella che viene sfruttata per assorbire la maggior parte dell'energia di impatto, cos? da poter soddisfare le norme di sicurezza anche quando lo schiacciamento in direzione assiale della struttura collassabile non pu? superare dimensioni esigue dell'ordine dei 30 millimetri.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, fom iti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 ? una vista prospettica di un volante secondo l'invenzione, con il rivestimento della sua parte centrale rimosso,

la figura 2 ? una vista prospettica della struttura collassatile facente parte del volante secondo 1'invenzione,

la figura 3 ? una vista prospettica esplosa della struttura collassabile della figura 2, e

la figura 4 illustra la struttura collassabile della figura 2 nella condizione collassata.

Con riferimento ai disegni, il numero di riferimento 1 indica un volante di sicurezza per autoveicoli includente un'armatura metallica 2 che comprende una corona 3 collegata mediante razze 5 (nell'esempio illustrato, due) ad una parte centrale 4 destinata ad essere fissata al piantone dello sterzo.

1 suddetti elementi dell'armatura metallica sono coperti da una struttura di rivestimento, realizzata in un qualunque modo noto. Sempre con riferimento all'esempio illustrato, in corrispondenza della parte centrale 4 dell'armatura ? predisposto un corpo di materiale plastico 6 su cui ? destinato ad essere fissato un elemento di copertura, pure di materiale plastico (non illustrato).

Naturalmente, la specifica conformazione dell'armatura metallica, nonch? della struttura di rivestimento del volante che ? illustrata nei disegni annessi deve essere intesa a puro titolo di esempio non limitativo. E' evidente, infatti, che l'invenzione ? applicabile a qualsiasi tipo di struttura di volante, con qualsiasi conformazione di armatura metallica e qualsiasi conformazione di struttura di rivestimento.

Secondo l'invenzione, sulla parte centrale 4 dell'armatura ? fissata una struttura collassabile 8 con capacit? di assorbimento di energia di impatto.

Con riferimento alle figure 2, 3, la struttura collassabile 8, costituita di acciaio, comprende una piastra inferiore 9 destinata ad essere fissata sul piantone dello sterzo, una piastra superiore 10, ed una pluralit? di zampe di collegamento 11, fra loro angolarmente equidistanziate (nell'esempio, quattro) distribuite intorno alla periferia delle due piastre 9, 10 e connesse alle loro estremit? ai rispettivi bordi di tali piastre. Ciascuna zampa 11 ? costituita da un nastro di lamiera avente una configurazione sostanzialmente a V in una sezione longitudinale in modo da presentare un gomito 12 costituente un invito alla piegatura.

Nell'esempio illustrato nei disegni, le zampe 11 e la piastra 9 fanno parte di un unico elemento di lamiera, mentre la piastra 10 costituisce un elemento separato. E' evidente tuttavia, che anche la piastra 10 potrebbe essere realizzata in un unico pezzo con la struttura includente la piastra 9 e le zampe 11.

Il numero di riferimento 13 indica un elemento a bandella, costituito da un nastro di lamiera piegato ad anello, che ? disposto circonferenzialmente in un piano normale all'asse della struttura (intendendo con tale asse l'asse 14).

L'elemento a bandella 13 ? saldato ai gomiti 12 delle piastre 11, nel modo visibile nella figura 2.

La figura 2 illustra la struttura collassabile 8 nella condizione indeformata.

Quando tale struttura subisce un urto frontale avente una componente nella direzione dell'asse 14, essa si schiaccia lungo tale direzione, assumendo la configurazione illustrata nella figura 4.

A seguito del suddetto schiacciamento, l'elemento a bandella 13 viene soggetto a forze radiali dirette verso l'esterno da parte dei gomiti 12 delle zampe 11, per cui esso si allunga assorbendo la grossa parte dell'energia di impatto.

Studi ed esperienze condotte dalla richiedente hanno mostrato che la struttura sopra descritta ? in grado di soddisfare le norme di sicurezza anche quando lo spazio disponibile per lo schiacciamento della struttura collassabile nella direzione dell'asse 14 sia inferiore ai 30 millimetri.

Il dispositivo secondo l'invenzione consente pertanto di realizzare un volante di sicurezza avente un'elevata capacit? di assorbimento di energia, senza richiedere un grosso ingombro.

In fase di progetto, ? molto agevole adattare la struttura alle esigenze specifiche di assorbimento, agendo sui seguenti parametri:

a) materiale, altezza e spessore dell'elemento a bandella 13. Gli studi e le esperienze condotte dalla richiedente hanno infatti dimostrato che la capacit? di assorbimento dipende in modo notevole da tali caratteristiche;

b) materiale, forma e spessore della piastra superiore 10. Come visibile nella figura 4, tale piastra si deforma notevolmente a seguito dell'impatto ed ? il componente pi? sollecitato dopo l?elemento a bandella. Lievi modifiche nella f?rma del collegamento con le zampe 11 condizionano pure sensibilmente il risultato finale;

c) numero, dimensioni complessive e materiale delle zampe 11.

La variazione dei parametri sopra indicati consente l'estensione dell'invenzione ad una vasta serie di applicazioni, permettendo il soddisfacimento della normativa anche in casi non vincolati ad uno spazio di deformazione esiguo.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Ad esempio, l'elemento a bandella 13 potrebbe anche essere disposto all?interno delle zampe 11 ed essere comunque connesso ad esse in modo tale da essere messo in tensione quando le zampe vengono piegate dall'urto frontale. E' pure evidente che l'invenzione si applica a qualsiasi altro tipo di struttura collassabile che sia comunque in grado di sfruttare la forza di impatto per deformare plasticamente un elemento collassabile lungo una direzione circonferenziale, in un piano normale all'asse di azione della forza di impatto.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Volante di sicurezza per autoveicoli, avente un'armatura metallica (2) includente una parte centrale (4), una corona (3) e almeno una razza (5) che collega la parte centrale (4) alla corona (3), detta armatura metallica includendo inoltre una struttura collassabile (8) con capacit? di assorbimento di energia di impatto, atta a deformarsi plasticamente a seguito dell?applicazione di una forza di impatto agente in direzione sostanzialmente parallela all'asse del volante (14), cosi da assumere una configurazione schiacciata lungo tale direzione, caratterizzato_ dal fatto che detta struttura collassabile (8) include almeno un elemento a bandella (13) disposto circonferenzialmente intorno a detta struttura collassabile (8) in un piano sostanzialmente normale alla suddetta direzione di schiacciamento (14), in modo tale per cui quando la suddetta struttura collassabile viene schiacciata lungo la suddetta direzione (14), il suddetto elemento a bandella viene messo in tensione lungo la suddetta direzione circonferenziale deformandosi plasticamente ad allungamento.
2. 2. Volante di sicurezza secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta struttura collassabile (8) comprende una piastra inferiore (9) fissata al piantone dello sterzo, una piastra superiore (10) ed una pluralit? di zampe (11) che collegano detta piastra superiore (10) a detta piastra inferiore (9) che sono distribuite circonferenzialmente intorno a dette piastre (9, 10), ciascuna zampa avendo una sezione longitudinale conformata sostanzialmente a V in modo da presentare un gomito (12) fungente da invito alla piegatura, detto elemento a bandella essendo fissato ai suddetti gomiti (12) delle suddette zampe (11).
3. 3. Volante di sicurezza secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che le suddette piastre superiore ed inferiore (9, 10) e le suddette zampe (11) sono ricavate a partire da un unico elemento di lamiera.
4. 4. Volante secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il suddetto elemento a bandella (13) ? saldato alle suddette zampe (11).
5. 5. Struttura collassabile per volanti d? sicurezza, sostanzialmente come descritta ed illustrata e per gli scopi specificati.