ES2207070T3 - Arco de seguridad. - Google Patents

Abstract

Una barra antivuelco, especialmente para coches deportivos. La barra antivuelco es para un vehículo, especialmente un coche deportivo. Comprende una sección media (M) y secciones extremas (E) curvadas situadas en un plano principal (H) perpendicular a la dirección longitudinal del vehículo. La barra se extiende sobre la anchura del vehículo, tiene conexiones de fijación (A) en los extremos, una sección transversal plana y un eje principal (Q) en sección transversal perpendicular al plano principal. La barra tiene un miembro base (G) de tipo carcasa con ondulaciones. El miembro base consiste, preferiblemente, en un material de plástico reforzado con fibra y en una matriz de plástico.

Description

Arco de seguridad.

La innovación se refiere a un arco de seguridad del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 1.

El arco de seguridad en un vehículo se utiliza para la protección de los ocupantes, pero frecuentemente en un coche deportivo es una característica de diseño que influye sobre el aspecto general. Los arcos de seguridad continuos, en todo el ancho del vehículo, convencionales son construcciones de acero o de metal ligero, o construcciones soldadas de chapa tipo cajón, y constituyen un peso adicional considerable y representan una masa elevada. Además, los arcos de seguridad conocidos generalmente por razones técnicas de fabricación (empleo de secciones transversales constantes), están sobredimensionados para los diferentes casos de carga.

Un arco de seguridad conocido de esta clase por el documento EP-A-0 223 777 con la configuración de una U invertida es una construcción de chapa tipo cajón principalmente de tres perfiles conformados con acanaladuras longitudinales unidas entre sí.

Un arco de seguridad conocido por el documento GB-A-2 047 180 con la configuración de una U invertida está formado por un lado transversal y dos lados verticales, que se extienden desde él, hacia abajo, que están unidos con el lado transversal mediante cartabones. Cada lado vertical está formado de dos perfiles de chapa simétricos, unidos entre sí, con acanaladuras longitudinales, que se elevan alternativamente hacia el exterior o hacia el interior. El tamaño de las acanaladuras longitudinales es uniforme en toda la longitud del lado vertical.

Un arco de seguridad conocido por el documento DE-A-1 808 786 está configurando como viga en forma de cajón, formando sus sectores verticales una sola pieza con las paredes laterales del vehículo, mientras que la pieza transversal que une los sectores verticales esta soldada. Se han conformado acanaladuras para el refuerzo.

Un arco de seguridad conocido por el documento FR-A-1 539 482, un arco llamado Targa, está formado de tres cuerpos de chapa en forma de cajón unidos entre sí, de los cuales dos están conformados con acanaladuras que se elevan alternativamente hacia el exterior o el interior.

La presente invención tiene por objeto un arco de seguridad que abarca un vehículo del tipo citado al principio, que sea fácil y configurando óptimamente para los diferentes tipos de carga.

El objetivo perseguido se consigue con las características de la reivindicación 1.

Las acanaladuras que se elevan alternativamente hacia el exterior y hacia el interior, de forma casi continúa en la extensión longitudinal se aumentan en su tamaño, aportando en la sección transversal plana del arco de seguridad que se encuentra transversal al plano principal del arco la resistencia necesaria para todos los tipos de carga. La construcción monocasco de plástico compuesto de fibras con las acanaladuras longitudinales que proporcionan la rigidez se ahorra considerable peso con relación a los arcos de seguridad convencionales y permite integrar el arco de seguridad estéticamente y diseñado de forma ventajosa en la carrocería del vehículo.

Las formas de realización convenientes se desprenden de las subreivindicaciones.

Mediante el dibujo se explican formas de realización del objeto de la invención, que muestran

La figura 1, una vista en perspectiva de un coche deportivo abierto con un arco de seguridad,

La figura 2, una representación en perspectiva del arco de seguridad,

Las figuras 3 a 11, secciones tranversales de diferentes formas de realización de arcos de seguridad, y

Las figuras 12 y 13, otras dos variaciones de detalle de un arco de seguridad de esta clase con una protección contra la abrasión.

En la figura 1 se encuentra un vehículo F, especialmente un coche deportivo abierto, provisto de un arco de seguridad B, en forma de U invertida, que abarca detrás del asiento, aproximadamente la anchura del vehículo, que, por ejemplo, está revestido completamente y realiza una función de spoiler, como spoiler W.

El arco de seguridad B en la figura 2 está producido en construcción monocasco de plástico, compuesto de fibras K y convenientemente de una sola pieza. Como material es especialmente adecuado el plástico compuesto de fibra de vidrio K, especialmente con capas de tejido incluidas en forma de prepegs en una matriz de plástico con fibras de trama y de urdimbre (fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramid o tejidos mixtos de estas fibras). De forma conveniente el arco de seguridad B es una pieza moldeada a presión P, que presenta una sección final E doblada aproximadamente en la línea de sección central M y de esta hacia abajo. El arco de seguridad B define con su sección central M y las secciones finales E un plano principal de doblado H con ejes que se cortan (indicados mediante líneas de trazos y puntos), que en el vehículo está orientado transversalmente a la dirección longitudinal del vehículo. El arco de seguridad B posee una sección transversal plana con un eje principal de sección transversal Q, que está alineado aproximadamente perpendicular al plano principal del arco H. Para la adaptación al contorno de la carrocería del vehículo, puede alinearse el eje principal del sector transversal Q al contorno de la carrocería del vehículo en las secciones finales E inclinadas con relación al plano principal H.

En la figura 2, el arco de seguridad B está formado de un cuerpo base del casco G, preferentemente en una construcción monocasco de una sola pieza, que presenta acanaladuras longitudinales S_{A} y S_{I} paralelas al plano principal de doblado H. Las acanaladuras atraviesan la longitud total de los arcos de seguridad B. En las secciones finales E se han conformado uniones de fijación A para la fijación del arco de seguridad B en el vehículo F. El arco de seguridad B se puede montar fijo en el vehículo o en dispositivos de extracción no representados. El tamaño de por lo menos una de las acanaladuras longitudinales aumenta suavemente en dirección a los extremos del arco de seguridad. Se han conformado varias ranuras longitudinales S_{A}, que se eleva hacia el lado exterior del arco 1 y por lo menos se elevan una acanaladuras longitudinal S_{1} que se eleva hacia el lado interior del arco 2. Las acanaladuras longitudinales pueden ser redondeadas en el sector transversal o rectangulares, de forma conveniente con cantos rotos. El espesor de pared del cuerpo base del casco G es por motivos de fabricación uniforme, pero podría ser también adaptado al correspondiente transcurso de los momentos.

En las figuras 3 a 11 se han representado diferentes formas de sección transversal del arco de seguridad B mediante los cortes verticales al plano principal del arco H.

El arco de seguridad B de la figura 3 presenta en su sector transversal y en la dirección del eje principal de corte Q, que se encuentran detrás, en cada zona del borde una acanaladuras longitudinal S_{A} elevada hacia el lado exterior del arco 1 y una acanaladuras longitudinal S_{A} central elevada, así como dos acanaladuras longitudinales S_{I} que se encuentran elevadas con relación al lado interior del arco 2, entre el lado exterior del arco 1, acanaladuras longitudinales S_{A} elevadas. Las anchuras de las acanaladuras longitudinales S_{I}, S_{A} se han elegido de tal manera que el momento resistente de toda la sección transversal alcanza un máximo. Se proporciona un transcurso de sección transversal en forma de meandro, donde el lado exterior de la acanaladura longitudinal exterior S_{A} termina en los bordes dirigidos al lado interior 2. El cuerpo del casco G, con la configuración del sector transversal descrita, es una pieza moldeada prensada de material plástico compuesto de fibra. Las dos acanaladuras longitudinales exteriores S_{A} son más elevadas que la acanaladura longitudinal S_{A} intermedia.

En el arco de seguridad B de la figura 4, se une el cuerpo base G, por ejemplo, según la figura 3, con otro cuerpo del casco N, que posee una sección transversal simétrica, aproximadamente alrededor del eje principal del sector transversal Q, de tal manera que en el arco de seguridad B se limitan canales huecos 5 continuos. En otras palabras, se ha conformado el cuerpo de casco N con las acanaladuras longitudinales S simétricas a las acanaladuras longitudinales del cuerpo base de casco G. Las bridas de unión 4 se pueden utilizar para la unión (pegado o soldadura), como también las otras zonas de contacto de esta realización de dos cascos del arco de seguridad B.

El arco de seguridad B de la figura 5, es de construcción de doble casco, estando ubicada sobre el cuerpo base de casco G, por ejemplo, la configuración de la figura 3, pero con una acanaladuras longitudinal algo más elevada, en el lado superior un cuerpo de casco N, que está configurado como sustrato plano 6 y de este mismo material o de otro material (por ejemplo, chapa metálica) como el cuerpo base de casco G, que es una pieza prensada de plástico compuesto de fibra. Los bordes laterales del cuerpo de casco N pueden ser más anchos que los mostrados (indicado a trazos en 3) hacia el exterior y abajo, para configurar una protección contra la abrasión.

En la figura 6 se combina el cuerpo del casco G del arco de seguridad B con un cuerpo exterior de casco N, que corresponde a la figura 5, y un cuerpo de casco interior N, que cubre como un sustrato 7 aproximadamente en forma de U, el lado inferior del cuerpo base de casco G dirigido, al lado interior del arco y lateralmente exterior (o interior, no representado) cubre las zonas de los bordes exteriores del cuerpo base de casco G colocado intermedio. El cuerpo de casco N se puede fabricar del mismo material, como el cuerpo de casco base G, por ejemplo, de plástico compuesto de fibra de vidrio o de otro material, por ejemplo, metal o chapa.

En la figura 7 está combinado el cuerpo base de casco G del arco de seguridad B como la figura 4, con un cuerpo de casco N combinado, conformado simétrico, y se han colocado originalmente cuerpos de casco exteriores e interiores N en forma básicamente plana del sustrato 6. De este modo se proporcionan varios canales huecos 5 continuos en dirección del arco de seguridad B. Los diferentes componentes del arco de seguridad B pueden ser de los mismos materiales o de materiales distintos. Por ejemplo, el cuerpo del casco exterior N puede ser de metal, para conseguir una protección mejorada contra la abrasión para el arco de seguridad.

En la figura 8, el cuerpo base de casco G tiene una sección transversal con un transcurso de sección transversal en forma de línea sinuosa con dos ranuras longitudinales S_{A} que se elevan en el lado exterior del arco, que se alternan con tres acanaladuras longitudinales S_{I} que se elevan hacia el lado interior del arco, permaneciendo en las zonas de los bordes de la sección transversal del arco de seguridad B la mitad de acanaladuras longitudinales que se elevan hacia el exterior. En el lado exterior del arco se han colocado en el cuerpo base de casco G otro cuerpo de casco N (del mismo metal u otro metal, como cuerpo base del casco), de tal manera que se limitan varios canales huecos 5 que transcurren en dirección longitudinal. Para el cuerpo base de casco de plástico compuesto de fibra de vidrio G se eleva un cuerpo de casco N formado de metal no sólo aumenta la resistencia de configuración, sino que se consigue una protección contra la abrasión extraordinaria, especialmente en las zonas del borde y tal como se ha indicado en V.

En por lo menos uno de los canales huecos 5, se ha adaptado un inserto de refuerzo R, que transcurre longitudinalmente, por ejemplo, un perfil de tubo 9, que está unido con el cuerpo del casco N, y convenientemente también con el cuerpo del casco base C. Un inserto de refuerzo R de esta clase se podría prever en cada canal hueco 5. El inserto de refuerzo R en la formación del cuerpo del casco base G se pueden crear como núcleo de forma, que favorece la formación de su acanaladuras longitudinal.

En la figura 9 está combinado el cuerpo base G del casco de plástico compuesto de fibra de vidrio con el cuerpo del casco N, que es, por ejemplo, de metal o de plástico reforzado de fibra de vidrio, nuevamente formado de canales huecos 5 continuos longitudinales. En por lo menos un canal hueco 5, se ha adaptado como inserto de refuerzo R un perfil de doble T 11, cuyo nervio central está orientado en dirección vertical, mientras que su nervio transversal a ambos lados se apoya en el fondo de una acanaladura longitudinal o en el lado inferior del cuerpo de casco N. Es conveniente emplear el inserto de refuerzo como macho de molde en los moldes de prensado R para los moldes de prensado del cuerpo base de casco G. En la zona de unión se pueden prever bridas de borde 4.

El arco de seguridad, formado de un casco o de varios cascos, se podrían dotar completamente al menos por zonas de un recubrimiento elástico de material espumado, elastómero o un acolchado (no mostrado), por ejemplo, para esconder una estructura del arco de seguridad e integrar el arco de seguridad de acuerdo con la carrocería del vehículo desde el punto del diseño y estético.

En la figura 10, el cuerpo base del casco G, por ejemplo, según la figura 3, dotado de una protección contra la abrasión V, por ejemplo, con perfiles 3 que discurre longitudinalmente de metal o de otro material resistente a la abrasión, como plástico o formas mixtas de estos materiales, y concretamente de forma conveniente hacia el lado exterior del arco, y en las zonas de la superficie dirigidos a los bordes de la sección transversal, que en caso de una vuelta de campana del vehículo, puede establecer un contacto de abrasión con suelo u obstáculos. Los perfiles 3 se pueden adaptar a los contornos del borde del cuerpo del casco G, y eventualmente, indicados a trazos con 3', para obtener una mejor unión rodear varias zonas de los bordes de las acanaladuras longitudinales.

En la figura 11 se ha fijado en el cuerpo base de casco G del arco de seguridad B, como, por ejemplo, de forma aproximada a la figura 3, como protección abrasiva V en aquel lado exterior del sector transversal de un perfil longitudinal 12, que encaja el cuerpo base de casco G.

Los perfiles 3, 3' o 12 pueden ser continuos en toda la longitud del arco o sólo extenderse en el zonas en las que el arco de seguridad, en caso de una vuelta de campana, experimenta un contacto de abrasión. La figura 11 aclara, además, que las dos acanaladuras longitudinales S_{A}, elevadas sobre el lado exterior del arco 1 hacia el lado exterior del arco son más elevadas en una medida de altura x que las acanaladuras longitudinal media S_{A}, de tal manera que con una vuelta de campana, sólo experimentan un contacto de abrasión las acanaladuras longitudinales tratadas una protección contra la abrasión. Además, la diferente altura de las acanaladuras longitudinales tienen una función, en consideración a la absorción de fuerzas, orientada a la carga en el arco de seguridad. A

En la figura 12, se ha colocado como protección contra la abrasión V, una chapa perforada o chapa estirada de plástico, resistente a la abrasión y/o de metal sobre las acanaladuras S_{A} elevadas hacia el exterior del cuerpo base de un casco, por ejemplo, sin remaches. Eventualmente esta protección de abrasión V está incluida en la superficie.

En la figura 13, la protección de abrasión V es una tela metálica o tejido de mallas 14, que está convenientemente incluida en la superficie del cuerpo base del casco G y de esta manera unida por unión de material con el arco de seguridad B. Se consigue una unión de forma entre la matriz de plástico del cuerpo base del casco formado como pieza moldeada de plástico compuesto de fibra y la protección de adhesión, lo que ahorra peso de la masa y de sujeción.

El cuerpo base del casco G y otros cuerpo base de casco N, eventualmente también los inserto de refuerzo R son convenientemente piezas moldeadas prensadas de plástico compuesto de fibra de vidrio. Sin embargo, es imaginable producir los otros componentes de materiales metálicos planos, por ejemplo, chapa de acero o de metales ligeros, o permitir formas mixtas en las que se combinan materiales diferentes. El plástico compuesto de fibra de vidrio K esta formado de capas de tejido de fibra incluidas en una matriz de plástico, conteniendo las capas de tejido, por ejemplo, fibras de vidrio, de carbono, de aramid o tejidos mezclados, siempre con hilos de trama y de urdimbre. La matriz de plástico podría ser un plástico termoplástico o duroplástico, por ejemplo, poliamida, PP o PET. Los componentes se moldean de capas de tejido impregnadas de plástico en forma de prepegs. Para ello las uniones de fijación A (figura 2) pueden moldear desde el principio. El tamaño de las ranuras longitudinales aumenta paulatinamente en dirección de las secciones finales E, convenientemente partiendo de la transición de la sección central M a las secciones finales E.

Las modernas técnicas de fabricación, junto con los cálculos FEM previos, permiten una conformación exacta orientada a carga del arco de seguridad o de sus componentes, que se deben adaptar de acuerdo con las solicitaciones del fabricante del automóvil para los casos de carga principal como presión y flexión, sin tener que asumir un sobredimensionado inútil. Mediante el aprovechamiento consecuente de las ventajas de la construcción monocasco y del material empleado para ello, resulta un ahorro de peso considerable, con lo cual en el vehículo se pueden crear dispositivos de fijación más simples y/o más ligeros, porque se utilizan mecanismos de accionamiento más débiles para la extracción y enclavamiento del arco de seguridad. Gracias al peso reducido del arco de seguridad se evita una concentración de masas no deseada en la zona elevada del vehículo. Las acanaladuras longitudinales se estructuran de tal forma que el arco de seguridad satisface óptimamente los requerimientos de carga. Especialmente, en el cuerpo base del casco contiene sólo exactamente la masa de material que es necesaria para la absorción de las cargas, es decir, se ahorra tanto peso como es posible. La protección abrasiva puede definir una zona de deformación que consume energía, que absorbe principalmente cargas de fricción y la consume de tal manera que las características de carga del arco de seguridad para las cargas de compresión y de flexión, no se perjudiquen por la abrasión. Las acanaladuras longitudinales se forman con moldes, que con una aplicación de material mínima, garantizan una absorción de carga uniforme y una exacta absorción de carga predeterminada, y también aguantan la transmisión de carga en los puntos de fijación del vehículo. Los hilos de urdimbre y/o de trama en las capas de tejido de plástico compuesto de fibra se pueden alinear sobre las secciones de carga principales para conseguir comportamiento de absorción de carga determinada.

La formación del cuerpo base de casco G tiene lugar en un molde prensado calentado, a partir de un recorte esencialmente plano, bajo el efecto de presión y temperatura en el recorte precalentado y eventualmente formado de varias capas. Mediante el prensado se incluyen las capas de tejido en la matriz de plástico. Con una construcción de varios cascos se pueden pegar o soldar los diversos cascos entre sí. La protección de abrasión se puede fijar asimismo mediante plegado o soldadura o mediante elementos de fijación adicionales. Un recubrimiento no mostrado del arco de seguridad esconde, no sólo el carácter técnico, sino también las ventajas técnicas de seguridad y se puede utilizar como protección contra la intemperie. La protección contra la abrasión se utiliza eventualmente como zona de deformación a sacrificar para el consumo de energía de fricción, para proteger, mientras sea posible, por ejemplo, el cuerpo base del casco contra una abrasión que perjudicaría la absorción de carga.

En vez del procedimiento de transformación térmica (prensado) se puede emplear también el procedimiento de laminado manual, RTM o SMC para la producción de los componentes de plástico compuesto de fibra.

Claims (13)

1. Arco de seguridad para un vehículo, especialmente para un coche deportivo abierto, que se extiende con un sector central (M) y sectores finales (E) que se doblan a partir de un plano principal del arco (H) transversal longitudinal del vehículo y aproximadamente en todo la anchura del vehículo, y presenta uniones de fijación en los extremos (A), presentando el arco de seguridad una sección transversal plana con un eje principal de sección transversal (Q) alineado transversal al plano principal del arco (H) y un cuerpo base del casco (G) que sigue al arco de material plano formado con acanaladuras longitudinales (S, S_{A}, S_{I}), con elevaciones alternativas hacia el exterior e interior del arco (1, 2), que en la sección transversal del arco de seguridad (B) define un transcurso de la sección transversal en forma de meandro o de línea sinuosa, caracterizado porque el cuerpo base del casco (G) es un casco de una sola pieza de plástico compuesto de fibra (K) y porque su tamaño definido por su anchura y/o altura aumenta paulatinamente una de las acanaladuras longitudinales (S_{A}, S_{I}) en dirección al extremo del arco de seguridad en la unión de fijación (A).

2. Arco de seguridad, según la reivindicación 1, caracterizado porque el tamaño de por lo menos una de las acanaladuras longitudinales aumenta a partir de la transición del sector central (M) al sector final (E).

3. Arco de seguridad, según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo base del casco (G) presenta en el plástico compuesto de fibra (K) capas de tejido de fibra incluidas en una matriz de plástico, y porque el tejido del material compuesto de fibra es de fibras de vidrio, de carbono, de aramid o de mezcla.

4. Arco de seguridad, según la reivindicación 3, caracterizado porque el textil es un tejido, tela sin tejer, tejido de puntos de trama, prensado o una combinación de ellos.

5. Arco de seguridad, según la reivindicación 3, caracterizado porque la matriz de plástico es un plástico termoplástico o duroplástico, preferentemente poliamida, PP o PET.

6. Arco de seguridad, según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo base del casco (G) está conformado por conformación térmica de prepegs impregnados de plástico.

7. Arco de seguridad, según la reivindicación 1, caracterizado porque se han previsto por lo menos dos acanaladuras longitudinales (S_{A}) que se elevan hacia el lado exterior del arco y entre ellas una acanaladuras longitudinal (S_{A}, S_{I}) que se elevan hacia el lado interior del arco (2).

8. Arco de seguridad, según la reivindicación 1, caracterizado porque se ha previsto en conjunto tres acanaladuras longitudinales (S_{A}) y porque la acanaladura central longitudinal (S_{A}) central es más baja que en las acanaladuras longitudinales exteriores.

9. Arco de seguridad, según la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo base del casco (G) sea dispuesto en el lado del arco exterior y/o interior (1, 2) por lo menos otro cuerpo del casco (N), que define por lo menos con una acanaladuras longitudinal (S_{A}, S_{I}) del cuerpo base del casco (G), definen un canal hueco (5), y porque el cuerpo del casco (N) está conformado con su sección transversal aproximadamente simétrico al cuerpo base del casco (G) y se coloca en este de forma simétrica.

10. Arco de seguridad, según la reivindicación 9, caracterizado porque por lo menos en un canal hueco (5) se ha adoptado un inserto de refuerzo (R) continúa por lo menos en una parte de su extensión longitudinal, que está formado del mismo material u otro material que el cuerpo base del casco (G).

11. Arco de seguridad, según la reivindicación 10, caracterizado porque el inserto de refuerzo (R) es un perfil, que preferentemente es un perfil tubular o de doble T (9, 11).

12. Arco de seguridad, según una de las anteriores reivindicaciones caracterizado porque se ha previsto para el lado exterior del arco (1) protección de abrasión (V) de material resistente a la abrasión tal como metal y/o plástico, preferentemente un perfil que discurre longitudinalmente (3, 3', 12).

13. Arco de seguridad, según la reivindicación 12, caracterizado porque la protección contra la abrasión (V) es un trenzado, una chapa perforada, una chapa estirada o una armazón de fibras o de alambres (13, 14) de metal y/o de plástico, y está unido por unión de material con el arco de seguridad (B), preferentemente incluido en su superficie.