Studio ed ottimizzazione di un sedile ad accesso facilitato per autovetture sportive

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1 ALMA MATER STURDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA SECONDA FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA Sede di Forlì ELABORATO FINALE DI LAUREA In DISEGNO ASSISTICO AL CALCOLATORE Studio ed ottimizzazione di un sedile ad accesso facilitato per autovetture sportive Candidato: Maurizio Tozzola Relatore: Prof. Ing. Luca Piancastelli

2 Obiettivi Realizzare un sistema ad accesso facilitato per autovetture sportive. Caratteristiche richieste: facilità di controllo dimensioni ridotte semplicità di realizzazione

3 Il primo quesito riguardava il tipo di componenti da impiegare per spostare il sedile. Ho pensato ad una soluzione oleodinamica, in seguito scartata a causa di due problemi fondamentali: scarsa affidabilità ingombro eccessivo verticale Attuatori Il compito di muovere il sedile è stato affidato ad un motore elettrico accoppiato ad un riduttore a tre uscite.

4 Motore Ho scelto un motore elettrico di tipo passo-passo, alimentato in corrente continua. E' stato selezionato perché garantisce: precisione nella regolazione elevata robustezza elevata affidabilità semplicità di controllo costi contenuti ridotta manutenzione

5 Riduttore Requisito fondamentale del riduttore è che garantisse il movimento del sedile lungo tre direzioni ortogonali tra loro. Sono state impiegate ruote coniche e frizioni elettromagnetiche, attivate dal computer di bordo. L'uso combinato di motore e riduttore consente all utilizzatore di selezionare quale movimento imprimere al nostro sedile.

6 Trasmissione Il moto rotatorio delle ruote coniche diventa traslatorio facendo uso di viti di manovra sulle quali scorrono delle guide che trascinano nel loro moto le slitte su cui è ancorato il sedile. Grazie all'accoppiamento vite-madrevite si realizzano due moti: moto di avvicinamento/allontanamento del sedile dal volante moto di traslazione verso l'esterno della vettura

7 Ho affidato il sollevamento del sedile all'esterno della vettura ad un biella azionata da una ruota dentata, collegata al riduttore.

8 La regolazione in altezza della seduta avviene manualmente attraverso un arpionismo, azionato da un manopola. La trasmissione della forza avviene per mezzo di un sistema di demoltiplica.

9 Le bielle calettate sull albero anteriore si muovono in maniera solidale alla biella collocata nella parte posteriore. In questo modo il sedile conserva la sua altezza anche nel caso in cui ne venga chiesta l uscita laterale.

10 Ho realizzato il sedile ispirandomi al design di prodotti già presenti sul mercato (OMP, Sparco). Oggigiorno i materiali impiegati maggiormente nella costruzione di questi prodotti sono di tipo composito (fibra di carbonio o fibra di vetro). Per la struttura del sedile ho scelto il carbonio perchè garantisce: peso estremamente contenuto efficienza strutturale elevata resistenza Sedile

11 La forma avvolgente del sedile consente di avere: elevata tenuta laterale massimo controllo sui comandi (pedali, cambio e volante) comfort Comodità che viene accentuata dall'impiego di cuscini sagomati per garantire un appoggio ideale, in particolare nella zona lombare. I tessuti del rivestimento posso essere di varia natura: si va dalla pelle all alcantara. Il modello che ho realizzato può essere abbinato ad una cintura con attacco a 4 punti per garantire una stabilità e una sicurezza ancora maggiori.

12 Ingombri In un primo modello, ho pensato di collocare il motore e il riduttore lateralmente rispetto al sedile. Molteplici i problemi riscontrati: eccessivo ingombro che non consentiva il montaggio di due sistemi affiancati difficoltà nell'accedere ai componenti in caso di guasto

13 Disponendo di un ampio spazio alle spalle dei sedili, ho deciso di collocare gli attuatori nella parte posteriore della vettura, evitando così i problemi sorti nel posizionamento laterale. All'interno di autovetture sportive lo spazio in altezza è limitato. L'evoluzione del progetto mi ha portato ad avere un ingombro verticale, sedile escluso, di 50mm. Questo ingombro consente di montare questo tipo di sistema su qualsiasi autovettura a due posti.

14 Primo progetto con motore e riduttore collocati posteriormente.

15 Il modello finale, a cui sono state apportate modifiche significative, appare nelle immagini sottostanti.

16 Regolazioni La scelta di questo sistema di movimentazione si è rivelata efficace anche da un punto di vista della flessibilità. Tale soluzione permette il montaggio di diversi sedili: se si volessero impiegare sedili con ingombri differenti, basterebbe sostituire la biella posteriore. Un componente di lunghezza differente ci svincola completamente dall ingombro del sedile. In questo modo abbiamo sempre sotto controllo l ingombro verticale complessivo.

17 Verifica FEA Ho verificato il progetto attraverso il programma SolidWorks Simulation. Questo software sfrutta l'analisi agli elementi finiti (FEA) per testare la resistenza dei vari componenti e garantisce risultati molto vicini a quelli ottenibili da prove sperimentali. Tutti gli elementi sono stati testati con un carico di 980 N. Per i componenti critici, maggiormente sollecitati, ho selezionato un acciaio 14NiCrMo13 mentre le slitte e gli altri componenti verranno realizzati in C45. Le viti e i dadi saranno di acciaio in lega.

18 Verifica sulla biella posteriore. Spostamento verticale massimo rilevato inferiore ad 1 mm.

19 Verifica sui sollevatori anteriore. Spostamento verticale massimo rilevato inferiore ad 1 mm.

20 Conclusioni Ho cercato di utilizzare elementi che fossero disponibili sul mercato, cercando di minimizzare i costi e in modo tale da assicurarsi la disponibilità di ricambi in caso di rotture o guasti Lo studio ha confermato che il sistema è adattabile su autovetture sportive di diverso tipo Ritengo che le scelte effettuate offrano requisiti di sicurezza, accessibilità e comfort adeguati Grazie dell attenzione