1.5.2.1.3.1 Ottimizzazione della carrozzeria nel Modello Avveniristico
1.5.2.2 Ottimizzazione dei costi di altri component
Per ottimizzare ulteriormente il prezzo finale del City Bumper che abbiamo ottenuto poc’anzi, è possibile intervenire anche su altri componenti della vettura, che non siano necessariamente la carrozzeria. Questo però non significa che l’estetica della vettura rimarrà invariata: infatti, come vedremo tra poco, gli accorgimenti di tipo meccanico da noi operati ci costringeranno in un certo qual modo ad operare anche delle modifiche stilistiche.
Nella tabella dei costi unitari possiamo notare che la voce che presenta il valore più elevato, dopo la carrozzeria, è il gruppo “trasmissione e sterzo”: 450 Euro. Andremo così, qui di seguito, ad operare dei cambiamenti tali da abbassare notevolmente tale cifra.
1.5.2.2.1 Ottimizzazione dei costi della trasmissione posteriore
La trasmissione posteriore è assicurata, nel modello originario, da un differenziale già montato sull’asse posteriore delle ruote. Tutto l’insieme è acquistabile, già pronto, presso un’azienda di Budrio (Bo), la COMEX s.p.a.. Qui sotto abbiamo riportato un’immagine dello stesso.
Figura 49. Gruppo di trasmissione comprendente differenziale
La spesa complessiva per il prodotto illustrato qui sopra risulta essere di circa 250 Euro.
Tenendo presente però che la nostra microvettura non deve, per legge, superare i 45 km/h, allora è possibile eliminare il differenziale, sostituendolo semplicemente con un sistema di trasmissione costituito da corona, catena e pignone, molto simile a quello che si trova sui go-kart e sulle motociclette. Per consentire tutto ciò, è indispensabile però diminuire la distanza tra le ruote posteriori, in maniera tale che non si abbia un eccessivo strisciamento di una delle due in curva.
Figura 50. Corone, catene e pignoni
Nella figura sotto possiamo notare un esempio di montaggio di tali componenti su un go-kart da competizione:
Figura 51. Sistema di trasmissione corona-catena-pignone su un go-kart da competizione
I vantaggi in termini di costo di una soluzione simile sono notevoli: infatti in tal caso dovremo spendere: a. Catena: 25 Euro
b. Corona: 18 Euro c. Pignone: 7.5 Euro
d. Lubrificazione: 7.5 Euro/anno x 4 anni = 30 Euro e. Totale: 80.5 Euro
anziché 300 Euro.
Alla cifra ottenuta di 80.5 Euro, andrà però sottratto anche un valore pari ad un quarto circa di quello corrispondente al costo relativo all’impianto frenante: infatti in tale configurazione si può adottare sull’assale posteriore un solo disco anziché due tamburi. Allora avremo che:
Costo iniziale impianto frenante = 230 Euro
Da cui è facile ottenere che:
Totale spesa per nuova soluzione = (80.5 – 57.5) Euro = 23 Euro Risparmio complessivo = (250 – 23) Euro = 227 Euro
Inoltre, a causa dell’accorciamento dell’asse posteriore, saranno necessarie modifiche estetiche tali da assecondare le modifiche meccaniche appena esposte. Si può essere più che certi, a questo proposito, che la nuova carrozzeria non implichi un aumento dei costi rispetto alla carrozzeria iniziale, in quanto la semplicità costruttiva della prima risulterà comunque molto simile a quella della seconda.
Qui di seguito ne illustriamo le particolarità:
Figura 52. City Bumper Avveniristico senza sportelli e senza differenziale
Ricalcoliamo così il prezzo finale:
Prezzo finale modello avveniristico ottimizzato senza portiere e senza differenziale1= [(8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) + (8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] + [(8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) + (8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] x 15/100 + {[(8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) + (8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] + [(8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) + (8700 – 227 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] x 15/100}x 20/100 Euro = 8344.8 Euro
Se poi addirittura sostituiamo la catena con una cinghia dentata, oltre ad ottenere un’ulteriore diminuzione dei costi (la cinghia dentata si trova sul mercato a circa 15 Euro a fronte dei 25 Euro della catena) possiamo usufruire di un migliore comfort di marcia, essendo quest’ultima molto più silenziosa. Inoltre anche le spese per la lubrificazione caleranno di molto (circa del 50%). Allora avremo che:
a. Cinghia dentata: 15 Euro b. Corona: 18 Euro
c. Pignone: 7.5 Euro
d. Lubrificazione: (7.5 Euro/anno x 4 anni)/2 = 15 Euro e. Totale: 55.5 Euro
Risparmio complessivo = (250 – 55.5 + 57.5) Euro = 252 Euro
Prezzo finale modello avveniristico ottimizzato senza portiere e senza differenziale2 = [(8700 – 252 + 1212.5 – 4500 + 573.5) + (8700 – 252 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] + [(8700 – 252 + 1212.5 – 4500
+ 573.5) + (8700 – 252 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] x 15/100 + {[(8700 – 252 + 1212.5 – 4500 + 573.5) + (8700 – 252 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] + [(8700 – 252 + 1212.5 – 4500 + 573.5) + (8700 – 252 + 1212.5 – 4500 + 573.5) x 5/100] x 15/100} x 20/100 Euro = 8308.5 Euro
A questo punto vediamo di quanto dobbiamo accorciare il semiasse posteriore per non avere strisciamento nelle ruote posteriori mentre la vettura compie una traiettoria curva.
L’ipotesi da noi posta consiste nel considerare l’angolo massimo di sterzata, alla velocità massima del veicolo di 45 km/h, pari a 30°: non è infatti pensabile che la vettura debba sterzare oltre a quella velocità se il conducente vuole evitare un ribaltamento.
Procediamo con il calcolo del raggio di curvatura AC, considerando il triangolo retto ABC e sapendo che: AB = p = 148 cm; AC x sen 30° = AB => AC = (148 / sen 30°) cm = 296 cm
da cui è poi immediato ottenere anche che:
BC = AC x cos 30° = (296 x cos 30°) cm = 256.3 cm
A questo punto bisogna calcolare la velocità angolare del baricentro della vettura (per semplicità supponiamo il baricentro situato a metà dell’asse delle due ruote posteriori: questa è sicuramente un’approssimazione, ma il risultato finale non sarà molto diverso da quello reale in quanto la massa del veicolo è concentrata principalmente nella zona posteriore):
V = BC x
ω => ω =
V/
BC = (45 / 2.563) x (1000 / 3600) rad/s = 4.88 rad/sQuesto valore ci permette di ottenere le velocità periferiche delle due ruote posteriori e calcolare così la loro differenza:
velocità esterna:
v
est =ω
x (BC + l/2) = (2.563 + 1.58/2) x 4.88 m/s = 16.36 m/svelocità interna:
v
int =ω
x (BC – l/2) = (2.563 – 1.58/2) x 4.88 m/s = 8.65 m/sda cui: p l
α
V
V
= Vmax = 45 km/h p = passo = 148 cm l = larghezza vettura = 158 cmα =
angolo di sterzata = 30° B C AΔV =
v
est –v
int =(16.36 – 8.65) m/s = 7.71 m/s = 27.8 km/hIl risultato ottenuto ci dimostra che se si vuole eliminare il differenziale è indispensabile ridurre di molto la distanza tra le ruote posteriori: vediamo di quanto.
Imponiamo un ΔV pari al massimo a 5 km/h, cioè 1.39 m/s. Allora si dovranno avere le seguenti: velocità esterna:
v
est = (4.88 x 2.563 + 1.39/2) m/s = 13.2 m/svelocità interna:
v
int = (4.88 x 2.563 – 1.39/2) m/s = 11.8 m/sda qui possiamo risalire al valore della nuova distanza
Δr
= rest – rint:r
est =v
est /ω
= (13.2 / 4.88) m = 2.7 mr
int =v
int /ω
= (11.8 / 4.88) m = 2.42 mda cui:
Δr
= rest – rint = (2.7 – 2.42) m = 0.28 m = 28 cmSi può allora concludere che per non avere una velocità di strisciamento tra le due ruote posteriori superiore a 5 km/h, e quindi per poter eliminare il differenziale, è necessario ridurre la distanza tra le due ruote posteriori da 158 cm a 28 cm.
Figura 54. Distribuzione dei pesi nel City Bumper