ES2391521B1 - Estructura para la absorción de energía de impacto en vehículos motorizados. - Google Patents
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Abstract
Estructura para la absorción de energía de impacto en vehículos motorizados.#La presente invención se refiere a un elemento estructural, integrado en el chasis de un vehículo, para la absorción de energía de impacto y deformación programable en vehículos motorizados que consiste esencialmente en un cuerpo prismático hueco (1), cualquiera su sección, al que se le han practicado una pluralidad de orificios (2), cualquiera su geometría, en al menos una arista (3) del cuerpo prismático (1), que facilita la absorción de energía de impacto sin comprometer la resistencia a flexión y torsión del mismo.
Description
Estructura para la absorción de energía de impacto en vehículos motorizados
La presente invención se refiere a un elemento estructural, integrado en el chasis de un vehículo, con una geometría tal que facilita la absorción de energía de impacto sin comprometer la resistencia a flexión y torsión del mismo.
Con los ensayos de impacto sobre vehículos automóviles se pretende determinar los efectos que tienen lugar sobre éstos y sobre los ocupantes de los mismos. El objeto es establecer una sistemática de análisis que conduzca al desarrollo de chasis capaces de absorber el máximo nivel de energía del impacto minimizando el daño sobre los ocupantes.
Los ensayos de impacto frontal de vehículos se realizan a 56 kmlh siguiendo los protocolos legales, mientras que los ensayos EURONCAP se realizan a velocidades de 64 km/h. Los requerimientos para impacto lateral o vuelco se realizan bajo otras condiciones igualmente determinadas.
Los diseños de chasis y carrocerías de vehículos pueden seguir distintas técnicas de fabricación de los mismos: carrocería con plataforma, hoy en desuso; carrocería con chasis independiente, propio de todoterrenos y vehículos industriales; y carrocería autoportante, la generalizada en la industria del automóvil de turismo. Se puede hablar de otros tipos de chasis, básicamente el multitubular, de fabricación muchas veces artesanal, y de aplicación en vehículos de competición, y en algunos casos en vehículos de alta gama.
En los últimos tiempos han aparecido en el mercado nuevos materiales en la fabricación de chasis y carrocerías además de los aceros tradicionales: aluminio, fibra de vidrio, fibra de carbono, aceros de alta resistencia, además de otras aleaciones con magnesio, etc. La aplicación de estos elementos en la fabricación de chasis depende de la capacidad tecnológica del fabricante, centrándose los esfuerzos en la conjunción de resistencia y ligereza del conjunto, estableciéndose límites en cuanto a las deformaciones a flexión y torsión del chasis.
En cualquier caso las mayores dificultades se encuentran en la absorción súbita de la energía en el momento de un impacto, lo que requiere de la canalización de la misma a los elementos del chasis con la capacidad suficiente para disipar esta energía minimizando las deceleraciones a los que se ven sometidos los ocupantes. Esta idea conduce a los procesos de absorción de energía por deformación programada, por propagación de grietas, o por zonas de punto fusible, de tal forma que no se comprometa la integridad del habitáculo.
- 5
- Con diferencia la solución más extendida se basa en la deformación programada. Esta consiste en la realización de una serie de entalladuras y taladros en elementos estructurales que conforman el chasis del vehículo, como puntas de chasis o largueros. La idea es que la deformación se detenga en los "extremos" del vehículo sin afectar al habitáculo. Estas soluciones suponen pérdidas de capacidad de resistencia a flexión y a torsión del vehículo.
- La solución propuesta supone preservar la rigidez torsional y a flexión de los elementos estructurales del conjunto del vehículo, aumentando la capacidad de absorción de energía en el impacto frente a la solución adoptada por la industria del automóvil, basada ésta, en el empleo de elementos estructurales entallados.
- 1O
- Antecedentes de la invención
- Actualmente existen multitud de sistemas de absorción de la energía de impacto en un vehículo, basados fundamentalmente en modificaciones en el chasis.
- 15
- Se conocen ya los absorbedores de choques tabicados, que son unas estructuras de tipo nido de abejas, que comprenden una red de tabiques que se extienden paralelamente a una dirección predeterminada, llamada dirección de choques, y que se deforman en caso de choque absorbiendo la energía del impacto. Por ejemplo, la patente ES 2 208 231 se refiere a un absorbedor de choques tabicado realizado en dos bloques encajados, y a una viga de parachoques que comprende dicho absorbedor de choques.
- 20
- Se conoce ya chasis para vehículo automóvil que comprenden una viga central de acero de sección muy importante sobre la que se unen las cuadernas que soportan los órganos principales y la carrocería del vehículo. Por ejemplo, la patente ES 2 11 O 684 se refiere a un chasis para vehículo automóvil y en particular a un chasis del tipo chasis-viga que presenta características de seguridad pasiva elevadas en caso de choque.
- 25
- Todas estas soluciones presentan el inconveniente de que suponen pérdidas de capacidad de resistencia a flexión y a torsión del vehículo. Sin embargo la solución propuesta, basada en el desarrollo de elementos estructurales huecos prismáticos, permite una mayor compresión sin deformación permanente conservando un porcentaje elevado de su resistencia a flexión y torsión.
- Sumario de la invención
- 30
- La presente invención se refiere a un elemento estructural, integrado en el chasis de un vehículo, para la absorción de energía de impacto y deformación programable en vehículos
- motorizados que consiste esencialmente en un cuerpo prismático hueco (1), cualquiera su sección, al que se le han practicado una pluralidad de orificios (2), cualquiera su geometría, en al menos una arista (3) del cuerpo prismático (1).
- 5
- De acuerdo con la invención la geometría y disposición de los orificios (2) es tal que uno de sus ejes coincide con el eje de una de las aristas (3).
- Es así mismo característica de la invención el que la distribución de los orificios (2) practicados en las aristas (3) sigue el patrón de un conjunto de curvas helicoidales que giran en sentido opuesto.
- 1 O
- También es característica de la invención el que la distancia entre los centros geométricos de cada uno de los orificios (2) puede no ser idéntica.
- Descripción de las figuras
- La figura 1 muestra una vista en perspectiva del elemento estructural, para la absorción de energía de impacto y deformación programable en vehículos motorizados, integrado en el chasis de un vehículo.
- 15 20
- La figura 2 muestra una vista perspectiva de cómo se forma el elemento estructural reivindicado por combinación de dos elementos estructurales formados, cada uno, por una helicoidal. En esta figura se muestran las dos primeras helicoidales en sentido anti horario visto desde la cara superior, mientras que la segunda barra muestra las segundas helicoidales siguiendo éstas el sentido horario desde la misma vista. La última barra es el elemento estructural reivindicado, en la que se pueden apreciar los orificios obtenidos a partir de la superposición de las dos anteriores.
- La figura 3 muestra una vista en planta del elemento estructural reivindicado con una distribución no homogénea de orificios, en la que se distingue hasta tres zonas en función de la deformación que se produce en caso de impacto.
- 25
- Descripción detallada de una realización preferida de la invención
- Aunque la invención se describe en términos de una realización específica preferida, será fácilmente evidente para los expertos en esta técnica que se pueden hacer diversas modificaciones, redisposiciones y reemplazos. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas a la misma.
- 30
- En la realización preferida, tal y como se muestra en la figura 1, el elemento estructural reivindicado está integrado en el chasis de un vehículo y unido, mediante soldadura, por un
- extremo a un elemento estructural del chasis (4) y por el otro, también mediante soldadura, al paragolpes delantero (5) del vehículo.
- 5
- El elemento estructural reivindicado es un elemento prismático hueco ( 1) de sección cuadrada, o cualquier otra, que presenta unos orificios (2) en las aristas o líneas longitudinales (3).
- 1 O
- Dichos orificios (2) facilitan la deformación a compresión en esos puntos en caso de carga axial, favoreciendo por tanto la absorción de energía en caso de un impacto frontal y/o frontolateral. Además, debido a los orificios, dicho elemento estructural presenta una ventaja adicional y es que su peso es menor que el que tendría una barra de iguales dimensiones y mismo material sin modificar, siendo este efecto amplificado cuanto mayor sea el número o tamaño de los orificios (2).
- 15
- Los orificios (2) siguen una distribución uniforme o, más generalmente, conforme a las necesidades de deformación programada. Tales orificios (2) se corresponden con los huecos que quedarían entre cuatro helicoidales enrolladas en tomo a la superficie exterior del elemento estructural, dos de las cuales se encuentran enrolladlas en sentido horario y otras dos en sentido anti horario, tal y como se muestra en la figura 2.
- 20
- El elemento estructural reivindicado está pensado para actuar como lo hace un resorte, es decir, ofrece poca resistencia a la compresión y gran resistencia a la torsión. En este acaso además, esto último se ve acentuado debido a la combinación de una o varias helicoidales en ambos sentidos lo que, por otro lado, le confiere la particularidad de presentar la misma rigidez a torsión en los dos sentidos (horario y anti horario). De esta forma se refuerza la rigidez torsional de la estructura manteniendo la rigidez a flexión dentro de un mismo rango de valores con respecto a los obtenidos para los perfiles sin modificar.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1.-Un elemento estructural para la absorción de energía de impacto y defonnaciónprogramable en vehículos motorizados, del tipo de los que consisten esencialmente en uncuerpo prismático hueco (1) al que se le hao p"",ticado una pluralidad de orificios (2) en almenos una arista (3) caracterizado porque la distribución de los orificios (2) practicados enlas aristas (3) sigue el patrón de un conjunto de curvas helicoidales, configurado según undoble resorte que sigue un patrón de dobles espi:ras a derecha e izquierda, y que por tantogiran en sentido opuesto.
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