ES2219801T3 - Elemento de absorcion de energia. - Google Patents

Abstract

ELEMENTO DE ABSORCION DE ENERGIA CAPAZ DE RECIBIR UN GRAN APORTE DE ENERGIA SOBRE UN VEHICULO Y CONSTRUIRSE DE UNA FORMA VARIABLE. MEDIANTE LA UTILIZACION DE TUBOS METALICOS (1, 2) ES POSIBLE CREAR UNIONES EMBRIDADAS (4, 5) POR CIERRE DE FORMA CON PERFILES HUECOS (1, 2) DE UNA FORMA SENCILLA. CON UNA SERIE DE TUBOS (1, 2) UNIDOS UNOS DENTRO DE OTROS DE DIFERENTES MATERIALES PUEDEN ABSORBERSE APORTES ELEVADOS DE ENERGIA. EN CASO DE ACCIDENTE SE ESTABILIZAN ENTRE SI, POR EJEMPLO, UN TUBO METALICO Y UN TUBO PLASTICO EMBUTIDO SOBRE EL, DE FORMA QUE LA RIGIDEZ FRENTE AL PLEGADO DEL TUBO METALICO AUMENTA GRACIAS AL TUBO PLASTICO Y SE MEJORAN LAS PROPIEDADES DE FLUENCIA EN LA DEFORMACION Y POR OTRA PARTE EL TUBO PLASTICO SE GUIA DE UNA FORMA PRECISA GRACIAS AL TUBO METALICO. MEDIANTE DIFERENTES ESPESORES DE PARED Y SECCIONES DEL TUBO METALICO Y PLASTICO PUEDE ADAPTARSE DE UNA FORMA SENCILLA LA EJECUCION CONSTRUCTIVA A LAS GEOMETRIAS DE LOS ELEMENTOS DE SOPORTE, UTILIZANDOSE DE FORMA OPTIMA LOS HUECOS PRESENTES EN LOS ELEMENTOS DE SOPORTE.

Description

Elemento de absorción de energía.

La invención se refiere a un elemento de absorción de energía según el preámbulo de la reivindicación 1.

En la tecnología de vehículos se usan elementos de absorción de energía, en los que, en caso de daño, por ejemplo, en un impacto contra un obstáculo, se elimina de forma controlada la energía cinética mediante piezas previstas con este fin en el vehículo.

Por ejemplo, para introducir nuevos requisitos de seguridad en los vehículos sobre carriles hay que prever en el área delantera del morro de una locomotora zonas de deformación que, condicionado por las enormes masas del tren, puedan absorber grandes cantidades de energía en la zona frontal. Especialmente, la cabina del maquinista se tiene que proteger suficientemente para el caso de un impacto. Sin embargo, allí el espacio constructivo necesario para ello es tan limitado que en el caso ideal se debería usar una construcción ya disponible para el montaje del elemento de absorción de energía. Especialmente la rígida zona de la barandilla pone a disposición perfiles de cámara hueca con distintas secciones transversales de perfil y un elevado momento de inercia por flexión que se pueden aprovechar, no obstante, sólo en caso de una forma constructiva del elemento de absorción de energía adaptada a esa dimensión. Otra posibilidad de uso existe en los vehículos aéreos, por ejemplo, en los helicópteros, en los que se montan elementos de absorción de energía en la estructura del asiento para proteger al piloto en caso de impacto. Son conocidos y se describen en manuales de uso corriente los tubos de acero que absorben energía mediante plegado, estrechamiento o doblado giratorio. Con este fin, los documentos FR2698034A1 y US4829979 dan a conocer tubos de plásticos reforzados con fibras que absorben energía a través de roturas de fibra-matriz. Una comparación entre los distintos materiales en cuanto a su propiedad de absorber energía, muestra que los materiales de plástico son varias veces superiores a los metales. Sin embargo, los materiales de plástico tienen en la práctica la desventaja de que o no se pueden usar o sólo se pueden usar con un gasto enorme para fabricar uniones con arrastre de fuerza a otros elementos.

El documento US3591164 da a conocer un parachoques que presenta un tubo externo elástico que rodea coaxialmente un tubo interno rígido móvil de manera que existe una unión por fricción entre el tubo externo elástico y el tubo interno rígido. El tubo elástico presenta en toda su longitud una ondulación en forma de espiral y se puede fabricar, por ejemplo de PVC.

El documento US3624764 da a conocer un parachoques que está estructurado a partir de cilindros en forma de tubo encajados uno en otro y que actúan como muelles elástico-plásticos. Ambos cilindros están separados entre sí por un manguito elástico de elastómero, tienen básicamente la misma longitud y están dispuestos entre sí de modo que cada cilindro sobrepasa el extremo del otro cilindro en un valor determinado. En los extremos delanteros de los cilindros están colocadas, en cada caso, placas finales para la fijación del parachoques. Los dos cilindros se deforman a partir de un esfuerzo por choque determinado.

El documento DE29602072U1 da a conocer un dispositivo para la absorción de energía de impacto y para la suspensión de un parachoques en un vehículo. El dispositivo presenta un tubo invertido con una pieza tubular interna y una externa. La pared de la pieza tubular interna está conformada en una zona moldeada predeterminada, que se extiende en dirección del eje longitudinal, de modo que ésta presenta, respecto a la pared situada a continuación, una capacidad de resistencia modificada respecto a la deformación plástica. Esto se alcanza, por ejemplo, al estar compuesta la pieza tubular interna, al menos en parte, de un material diferente al del resto de la pieza tubular.

Del documento US4829979 se conoce un dispositivo de absorción de energía que presenta un elemento de absorción de energía que está fabricado de plástico de poliéster reforzado con fibras de vidrio. Al elemento de absorción de energía en forma de tubo está asignada una o varias placas de acero flexible que, en caso de impacto, se doblan hacia fuera básicamente en ángulo recto respecto al eje longitudinal del elemento de absorción de energía. Para el funcionamiento de este dispositivo conocido es importante que las placas flexibles no estén unidas entre sí de manera que éstas se puedan doblar de forma independiente entre sí en el momento de la absorción de las fuerzas del impacto.

La invención se basa, por tanto, en el objetivo de dar a conocer un elemento de absorción de energía que esté en condiciones de absorber una gran aportación de energía a los vehículos y cuya construcción se pueda configurar de forma variable.

La invención se da a conocer mediante las características de la reivindicación 1. Las demás reivindicaciones contienen configuraciones y variantes ventajosas de la invención.

Una ventaja básica de la invención radica en que en caso de usarse tubos de metal, se puede realizar fácilmente una unión por brida con arrastre de forma a los perfiles de cámara hueca. Mediante los tubos ensamblados uno en otro, que son en la práctica frecuentemente un tubo de plástico encajado en o desplazado sobre un tubo de metal, se pueden absorber grandes aportaciones de energía. Aquí, en caso de daño, se estabilizan mutuamente el tubo de metal y el tubo de plástico desplazado sobre éste, de modo que, por una parte, se eleva la estabilidad al pandeo del tubo de metal mediante el tubo de plástico y se mejoran las propiedades de fluidez en la deformación y, por otra parte, se guía con precisión el tubo de plástico mediante el tubo de metal. Otra ventaja básica radica en que debido a los distintos grosores de pared y secciones transversales del tubo de metal y del tubo de plástico se puede adaptar fácilmente la realización constructiva a geometrías predeterminadas de los elementos portadores, aprovechándose óptimamente los espacios huecos existentes en los elementos portadores.

La invención se explica detalladamente a continuación mediante ejemplos de realización ventajosos, haciéndose referencia a dibujos esquemáticos en las figuras. Muestran:

Fig. 1 vista de un primer elemento de absorción de energía con un tubo de metal situado en el interior,

Fig. 2 vista de un segundo elemento de absorción de energía con un tubo de metal situado en el exterior,

Fig. 3 vista del segundo elemento de absorción de energía con un tubo de metal situado en el exterior, en caso de daño,

Fig. 4 vista de un tercer elemento de absorción de energía con un tubo de metal situado en el exterior, en caso de daño.

En el ejemplo de realización según la figura 1 está representado un primer elemento de absorción de energía que está fijado, por ejemplo, a un soporte de barandilla mediante un segundo elemento 2 de metal en forma de tubo, en el que se encuentra una conexión 21 por brida. Como brida o como parte de la brida se usa un elemento 22 de guiado que garantiza un paso en línea recta del tubo 2 de metal durante la deformación. El primer elemento 1 en forma de tubo, por ejemplo, hecho de un material compuesto de fibras de vidrio, está desplazado por encima hasta el elemento 22 de guiado y se sujeta mediante el tubo 2 de metal sin fijación adicional. En caso de daño, la fuerza se transmite a través del elemento 22 de guiado a la brida 21 y al soporte 3 de la barandilla. El tubo 1 de fibras de vidrio dispone en un extremo de un llamado iniciador 11 que está configurado, por ejemplo, en forma de cuña. El iniciador 11 se usa concretamente como punto inicial de rotura del tubo de fibras de vidrio. En caso de daño, el tubo 1 de fibras de vidrio se rompe secuencialmente, partiendo del iniciador 11, en la placa 5 de choque situada en el tubo 2 de metal. Aquí, la placa 5 de choque garantiza la incorporación homogénea de la fuerza en ambos tubos 1 y 2. La absorción de energía se realiza en el tubo 2 de metal a través de la zona 23 de deformación en un movimiento continuo de desenrollado del tubo y en el tubo 1 de fibras de vidrio, a través de la rotura en una zona de rotura continua prevista para ello, partiendo del iniciador 11.

Otro ejemplo de realización según la figura 2 muestra un segundo elemento de absorción de energía con un tubo 2 de metal situado fuera. En un tubo 1 de fibras de vidrio situado en el interior, se encuentra el iniciador 11, ahora dentro del soporte de la barandilla en una pared 4 de apoyo. El desarrollo de la rotura en caso de daño se representa en la figura 3. Partiendo del iniciador, el tubo 1 de fibras de vidrio se rompe en la pared 4 de apoyo de forma continua. Una ventaja de esta disposición es que el material que se rompe, se queda encerrado dentro del espacio hueco del soporte. El doblado giratorio del tubo 2 de metal se controla concretamente mediante el elemento 22 de guiado y el tubo 1 de fibras de vidrio situado dentro. Mediante los grosores distintos de los dos tubos 1 y 2 se puede controlar concretamente la transmisión de la fuerza a los distintos elementos del soporte 3 de la barandilla. Si por razones condicionadas por la construcción no se pudiera realizar, por ejemplo, la pared 4 de apoyo, se podría usar sin problemas la solución, representada en la figura 1, con un tubo de metal situado dentro.

Otro ejemplo de realización según la figura 4 muestra el caso de una absorción de energía especialmente elevada en el tubo 2 de metal. A la deformación giratoria se añade en esta variante en la zona 24 otra deformación debido al pandeo múltiple del metal, al montarse la pared 4 de apoyo desplazada hacia delante o al recorrerse grandes vías de deformación del elemento de absorción de energía.

La invención no se limita a los ejemplos de realización indicados, sino que se puede aplicar a otros conforme a su sentido. Aquí se añaden a la deformación giratoria y plegada, también otros tipos de deformación del segundo elemento en forma de tubo como, por ejemplo, una deformación en forma de lazo que se podría producir mediante el espumado parcial del espacio hueco del soporte.

Claims (15)

1. Elemento de absorción de energía, especialmente elemento de absorción de energía para vehículos sobre carriles, que está estructurado a partir de varios elementos (1, 2) en forma de tubo, encajados uno en otro y compuestos por distintos materiales, caracterizado porque en caso de daño un primer elemento (1) en forma de tubo absorbe energía mediante rotura en una zona de rotura continua del primer elemento (1) en forma de tubo y un segundo elemento (2) en forma de tubo, mediante deformación giratoria.

2. Elemento de absorción de energía según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer elemento (1) en forma de tubo está compuesto por un plástico y/o un material cerámico.

3. Elemento de absorción de energía según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer elemento (1) en forma de tubo posee un iniciador (11).

4. Elemento de absorción de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer elemento (1) en forma de tubo está hecho de un material compuesto, especialmente de un material compuesto de fibras (MCF) que está estructurado a partir de un laminado y una matriz.

5. Elemento de absorción de energía según la reivindicación 4, caracterizado porque el laminado está compuesto por material de fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras naturales, fibras sintéticas u otras combinaciones.

6. Elemento de absorción de energía según la reivindicación 4, caracterizado porque la matriz está compuesta por un duroplástico o un termoplástico.

7. Elemento de absorción de energía según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo elemento (2) en forma de tubo posee en un extremo una brida (21) para la transmisión de la fuerza a una construcción de bastidor rígida, especialmente a un soporte (3) de barandilla, existiendo en la brida (21) o como parte de la brida (21) un elemento (22) de guiado que controla el doblado del segundo elemento (2) en forma de tubo.

8. Elemento de absorción de energía según la reivindicación 1 ó 7, caracterizado porque el segundo elemento (2) en forma de tubo está compuesto por un metal.

9. Elemento de absorción de energía según la reivindicación 8, caracterizado porque el metal está compuesto por una aleación de acero o una aleación de aluminio.

10. Elemento de absorción de energía según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la fuerza se transmite mediante una placa (5) de choque a los elementos (1, 2) en forma de tubo.

11. Elemento de absorción de energía según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque en el soporte (3) de barandilla está montada una pared (4) de apoyo.

12. Elemento de absorción de energía según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en caso de daño el segundo elemento (2) en forma de tubo absorbe energía, además de a través del doblado giratorio (23), adicionalmente mediante una deformación (24) plegada y/o una deformación en forma de lazo.

13. Elemento de absorción de energía según una o varias de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el primer elemento (1) en forma de tubo absorbe energía, partiendo del iniciador (11), mediante rotura en la pared (4) de apoyo o en la placa (5) de choque.

14. Elemento de absorción de energía según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer elemento (1) en forma de tubo está encajado dentro del segundo elemento (2) en forma de tubo.

15. Elemento de absorción de energía según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el segundo elemento (2) en forma de tubo está encajado dentro del primer elemento (1) en forma de tubo.