ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA SECONDA FACOLTA DI INGEGNERIA CON SEDE A CESENA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA TESI DI LAUREA in DISEGNO ASSISTITO DAL CALCOLATORE L STUDIO DI UN SEDILE AD ELEVATO COMFORT PER UN AUTO SPORTIVA CANDIDATO Andrea Villa RELATORE Prof. Ing. Luca Piancastelli A.A. 2009/10 Sessione Ia
IL PROGETTO OBIETTIVO PRINCIPALE: Coniugare nel progetto di un sedile, due aspetti fino ad oggi trattati separatamente
REQUISITI RICHIESTI Riduzione delle vibrazioni, possibilità di regolazione adeguata, design sportivo Riduzione delle vibrazioni Regolazioni I sedili sportivi disponibili oggi non lo permettono (sospensioni, pezzo unico) È possibile ottenere un sedile che coniughi tutte queste richieste?
SEDILI DI RIFERIMENTO Come base di partenza ho utilizzato due tipologie di sedili: SEDILE RECARO: regolazioni SEDILE MERCEDES W124: molle
PROBLEMI E DIFETTI Le tipologie di sedile analizzate non raggiungono gli scopi prefissati Molle non regolabili, design obsoleto, cuscino ingombrante Mancanza delle molle
IL MIO SEDILE Unendo i pregi e cercando di eliminare i difetti Garantisce: - Giusta gamma di regolazioni -Molle regolabili a seconda del peso del guidatore -Design sportivo
ELIMINAZIONE VIBRAZIONI NOCIVE 6 Molle ad aria in parallelo (azoto) Regolazione rigidezza Le molle sono saldate tra 2 piastre di acciaio Variando la rigidezza iniziale della molla in base al peso del guidatore posso mantenere costante la frequenza naturale. Deve essere costante la corsa.
VOLUME AUSILIARIO Necessario per la regolazione della rigidezza delle molle è stato ottenuto direttamente all interno delle molle, permette una rigidezza non troppo elevata è stato regolato per mandare a pacco le molle con un accelerazione di 3g
ELABORAZIONE DATI ANALISI STATICA Frequenza naturale 15 Hz (buon comfort vibrazioni) All aumentare del peso del conducente devo aumentare la rigidezza delle molle massa: 60 kg K: 66620 N/m massa: 150 kg K: 165809 N/m Frequenza naturale costante Corsa molle costante
ELABORAZIONE DATI ANALISI DINAMICA Voglio che le molle vadano a pacco per un accelerazione di 3g (anche se è difficile arrivarci) Calcolo il volume ausiliario necessario Utilizzando la legge di Poisson per compressioni adiabatiche P*V γ = COSTANTE Ottengo un volume ausiliario di: 4*10-4 [m 3 ] Che riesco quindi ad inserire dentro la base della molla
REGOLAZIONE AUTOMATICA PRESSIONE La pressione viene regolata automaticamente tramite un compressore Aumentando la quantità d aria all interno delle molle diminuisco l abbassamento della molla. Un sensore di posizione tra le 2 piastre regola il giusto abbassamento iniziale che mi garantisce la frequenza di 15 Hz.
CONDOTTI Invece dei tubi per far passare l aria sono stati usati dei condotti all interno della base Le molle sono saldate alla base di questi condotti e hanno un foro per far passare l aria Altri 2 condotti chiusi sono stati saldati alla base per aumentarne la rigidezza
CAVI Tra le due piastre in acciaio sono stati inseriti dei cavi d acciaio che evitano il distacco verticale delle molle (fine corsa verso l alto): Coefficiente di sicurezza singola fune pari a 10
SMORZATORE Per evitare l oscillazione eccessiva del sedile è necessaria la presenza di uno smorzatore, posizionato direttamente all interno delle molle. È alimentato da un elettromagnete che apre e chiude parzialmente il foro
REGOLAZIONI REGOLAZIONE ALTEZZA REGOLAZIONE LOMBARE Tramite due cuscini gonfiabili:
SCOCCA Le basi per il cuscino e per lo schienale sono realizzate in carbonio Permette di ridurre il peso e il design è molto sportivo
AUTOMAZIONE Sia la regolazione della pressione delle molle che quella dell altezza e del cuscino lombare richiedono un attuatore Nel nostro caso l ideale è un compressore
OBIETTIVI RAGGIUNTI Realizzazione di un sistema di molle che riduce le vibrazioni Regolazione dell altezza, dell inclinazione e della posizione del sedile Design sportivo