MECCANISMO DI REGOLAZIONE DI UN SEDILE D’AUTO

di Erik Camposilvan e Giovanni Capurso

 

Sommario

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Introduzione

*    Analisi del meccanismo

*    Realizzazione

*    Limiti e problemi

*    Conclusioni

*    “Allegati”

 

Introduzione

Nella scelta di un meccanismo da analizzare la nostra attenzione è caduta sulla meccanica che permette di muovere e regolare un sedile di un’autovettura a tre porte. Quindi nello specifico abbiamo provato a riprodurre i seguenti movimenti:

*    la traslazione azionabile con la leva solitamente posta immediatamente sotto la parte anteriore del sedile;

*    l’abbattimento dello schienale accoppiato alla traslazione (azionabile con una leva sul lato dello stesso) per consentire ai       passeggeri di accedere ai posti posteriori;

*    la regolazione dell’inclinazione dello schienale comandato da una manopola girevole.

Inoltre abbiamo cercato di riprodurre il meccanismo di “memoria” che garantisce che il sedile torni alla sua posizione originale dopo averlo traslato in avanti (sempre allo scopo di facilitare l’accesso dei passeggeri). Abbiamo anche deciso di non far rientrare nella nostra analisi il movimento verticale del sedile per non complicare ulteriormente lo svolgimento.

 

Abbiamo cercato inizialmente le informazioni necessarie nel web senza trovare nulla di soddisfacente, se non qualche immagine che mostrasse dei sedili sfoderati e senza imbottitura. Si tratta di foto dettagliate, ma non è stato comunque possibile ottenere i particolari tecnici che ci interessavano.  (è possibile cliccare sulle immagini per ingrandirle)

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quindi il primo passo è stato quello di osservare la realizzazione di tali meccanismi nei diversi modelli di automobili a nostra disposizione: una Citroën Berlingo ed una Peugeot  206.

 

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Analisi del meccanismo

Nell’esaminare e confrontare i meccanismi che permettevano di spostare e regolare sedile e schienale nelle due diverse autovetture ci siamo subito accorti di alcune differenze sostanziali, soprattutto attinenti al dispositivo di memoria.

 

La Citroën, infatti, fa sì che il meccanismo innesti la memoria solo quando lo schienale viene abbattuto per lasciare spazio ai passeggeri e quindi il sedile è libero di scorrere in avanti; al suo ritorno la corsa viene fermata nel punto in cui era stata agganciata la memoria (nella foto: i due denti nei fori) e questa viene sganciata ed è pronta per un nuovo spostamento. In condizioni “di riposo” la memoria è solidale al sedile e pertanto, quando questo viene regolato, si spostano insieme.

 

Nella Peugeot, invece, il dispositivo di memoria (molto più piccolo, come si può vedere dalla foto) è solidale al binario dove scorre il sedile e non si sposta con esso se non quando lo si regola. Agendo sulla leva per regolare la posizione del sedile si agisce anche sulla memoria e le si permette di agganciarsi ai denti interni alla scanalatura in una nuova posizione. Quando si abbatte lo schienale il dispositivo di memoria è già pronto a fermare la corsa del sedile e lo fa senza essere spostato.

 

Potremmo concludere il paragone dicendo che la prima soluzione “memorizza” la posizione del sedile solo quando lo si sposta e lo accompagna quando lo si regola; la seconda è già nella posizione del sedile quando questo viene spostato e vi rimane. Per quanto riguarda la regolazione è il sedile ad adattarsi alla nuova posizione del dispositivo di memoria sul quale si agisce con la leva apposita.

 

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Realizzazione

Dall’analisi del meccanismo abbiamo riscontrato che i ganci che mantengono bloccate le varie parti usano sia accoppiamenti di forma (realizzati tramite le forme dei ganci) che accoppiamenti di forza (dati soprattutto dalle molle). Il problema è che spesso la meccanica viene sviluppata nelle tre dimensioni per garantire una presa più salda e precisa. Quindi si è trattato di trovare delle soluzioni per riuscire a compiere le stesse funzioni in 2D: abbiamo optato per un sistema in cui la memoria rimane sempre sganciata, tranne quando si abbassa lo schienale, più simile a quello della Citroën. In questo modo quando si agisce sulla leva di regolazione la memoria è libera e può essere trascinata nella nuova posizione.

Per questo meccanismo occorrono necessariamente due guide dentate e un sistema di leve che consenta di fermare la memoria e sganciare la leva di regolazione quando si abbassa lo schienale. Il meccanismo deve poi consentire al sedile di bloccarsi nel punto in cui la memoria è agganciata.

 

 

 


       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Per vedere tutti i possibili movimenti del meccanismo è possibile scaricare il filmato dalla sezione animazioni.

 

A questo punto pensavamo di aggiungere l’altra parte del meccanismo già realizzata separatamente, spostando l’attenzione dal sedile allo schienale. Ciò comportava forti instabilità per entrambi i meccanismi come ad esempio:

*    forze peso non bilanciate dovute all’inclinazione

*    vibrazioni causate dall’imperfetto accoppiamento dei ganci

*    movimenti indesiderati dei corpi

E' quindi risultato opportuno realizzare singolarmente i due meccanismi anche perché il gran numero di oggetti e di corpi a contatto avrebbe reso la simulazione troppo lenta.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Per noi è stato fondamentale ripetere la simulazione più e più volte per settare correttamente rigidezza, lunghezza e smorzamento delle varie molle in gioco. Per semplificare il calcolo abbiamo inoltre eliminato gli attriti dai corpi dove questi non erano determinanti.

 

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Limiti e problemi

Il problema maggiore cui ci siamo trovati di fronte è che il programma non gestisce in maniera perfetta il contatto tra i corpi. Quando due corpi collidono tra loro, specie se con forze rilevanti, Working Model consente che essi si compenetrino leggermente. L'entità della compenetrazione può essere regolata imponendo un passo di integrazione e un errore di sovrapposizione molto piccoli, tuttavia non può essere del tutto eliminata. Alla sovrapposizione il programma risponde con una piccola forza correttiva, che spesso non è poi così piccola, per rientrare nella tolleranza specificata. In questo modo gli oggetti si respingono in modo innaturale con velocità elevate, provocando altri urti, altre compenetrazioni e forze.

 

In un meccanismo complesso come il nostro, il problema diventa veramente gravoso. Se gli oggetti che arrivano a compenetrarsi sono sufficientemente piccoli oppure veloci, si può addirittura assistere alla completa sovrapposizione degli stessi, che si trapassano da parte a parte ignorando i vincoli di collisione imposti.

Abbiamo così tentato di superare il problema col dare masse più consistenti a questi piccoli oggetti e controllando attentamente la simulazione in modo da evitare velocità troppo elevate. Per questo, se si fa tornare il sedile con troppa forza o applicando la forza anche quando è già agganciato, è probabile che il meccanismo diventi instabile.

Inoltre abbiamo introdotto numerosi smorzatori per limitare le velocità di collisione e perchè gli smorzamenti sono, in questo genere di meccanismi, consistenti in ogni movimento.

 

Un'altra difficoltà è nata dal fatto che il programma non dispone di sistemi di puntamento adeguati, per cui è difficile posizionare gli oggetti come si vorrebbe, modificare le forme se non per coordinate, mettere i vincoli in punti precisi, sovrapporre più oggetti vincolati nello stesso punto. Siamo quindi ricorsi ad espedienti, procedendo per tentativi fino a che non siamo riusciti ad ottenere lo schema cinematico voluto.

 

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Conclusioni

E' difficoltoso gestire meccanismi regolati da ganci e corpi a contatto col software multibody, ed è importante capire perchè si hanno delle instabilità per interpretare correttamente le simulazioni. E' più facile gestire cinematismi anche complessi, con numerose coppie di classe c1, ma con poche coppie a camma.

 

 

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Allegati

Immagini dei sedili

Toyota Prius

 

 

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Seat Altea

 

                                   

 

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BMW Serie 1

 

           

 

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Mercedes  Classe A

 

                                   

 

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Immagini dei meccanismi di memoria

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


    

 

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Animazioni

E’ consigliato scaricare i filmati (cliccando con il tasto destro e scegliendo l’opzione “Salva oggetto con nome”) per visualizzarli.

 

Filmato del sedile (454 kb):               sedile.avi

Fimato del meccanismo (411 kb):      meccanismo.avi

 

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Ultima modifica: 12/1/2006