ES2539369T3

ES2539369T3 - Sistema de absorción de energía

Info

Publication number: ES2539369T3
Application number: ES11702615.3T
Authority: ES
Inventors: Michael Gukkenberger; Norbert Sandner; Ralf Kolnsberg; Andreas Gund; Frank Hesse
Original assignee: Faurecia Exteriors GmbH
Current assignee: Plastic Omnium Automotive Exteriors GmbH
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2015-06-30
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: KR101829678B1; CN102917919A; EP2531380B1; KR20130007558A; EP2531380A1; US20120286529A1; WO2011092342A1; DE102011009943A1; CN102917919B; US8585106B2

Abstract

Sistema de absorción de energía para su incorporación entre el parachoques (1) y la traviesa (2) de un vehículo, en el que el sistema de absorción de energía se compone de una pieza blanda (3) anterior orientada hacia el parachoques (1) y que actúa de componente blando y de una pieza dura (4) posterior orientada hacia la traviesa (2) y que actúa de componente duro, la pieza blanda (3) y la pieza dura (4) se extienden en cada caso por todo el ancho del vehículo y ambas piezas (3, 4) están engranadas entre sí, en el que la pieza dura (4) se compone de una pieza de soporte (5) en cuya cara orientada hacia la pieza blanda (3) están dispuestos múltiples segmentos (6) individuales situados a una distancia (b) entre sí y que sobresalen de la pieza de soporte (5), caracterizado porque cada segmento (6) se extiende verticalmente por toda la altura del sistema de absorción de energía y porque los segmentos (6) están configurados con una sección transversal triangular, en los que un primer lado transversal (7) está dispuesto sobre la pieza de soporte (5) y/o una zona parcial de él es idéntica a esta y, partiendo de este lado transversal (7), se extienden dos lados de distribución (8, 9) en dirección de la pieza blanda (3).

Description

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DESCRIPCIÓN

Sistema de absorción de energía

5 [0001] La invención se refiere a un sistema de absorción de energía para su incorporación entre el parachoques y la traviesa de un vehículo. El documento EP 0254530 A1 da a conocer un sistema de este tipo según el estado de la técnica.

[0002] Se conocen diferentes conceptos para reducir el impacto o la energía de choque que cumplen o bien el

10 impacto para peatones o bien la minimización de los daños del vehículo en el intervalo de velocidad inferior (percusiones con péndulo o "Low Speed Damagebility").

[0003] Por el documento DE 19502307 A1 se conoce un dispositivo de absorción de energía para la colisión de automóviles. Lleva incorporado entre un parachoques y un larguero un elemento de deformación que absorbe

15 energía. Este elemento de deformación comprende una cámara de deformación delimitada por las paredes de la cámara y que es deformable en caso de que el automóvil sufra un impacto. La cámara de deformación contiene como absorbedor de energía un relleno de espuma de aluminio. La espuma de aluminio está contenida en este caso en forma de material de relleno en estado endurecido.

20 [0004] Asimismo se conoce una pieza de revestimiento de carrocería para piezas de soporte de chapa (documento DE 19644075 A1) que presenta una estructura hueca perfilada que se rellena completamente con espuma. Para ello se introduce en la estructura hueca una masa espumable que se espuma mediante el suministro de energía, en particular mediante energía térmica, de alta frecuencia o de microondas. Este proceso de espumado se realiza durante la fabricación de las piezas de revestimiento en función de un caso de colisión, de manera que

25 reinan condiciones óptimas bien para la protección de los peatones o bien para la protección de los ocupantes del vehículo.

[0005] Por el documento DE 19540787 A1 se conoce un ensamblaje similar en el que se espuman piezas perfiladas de chapa en forma de larguero, traviesa o amortiguador de impactos con una espuma que absorbe

30 energía, en especial una espuma de PU. También en este caso el elemento de construcción está diseñado desde el principio para un caso de colisión muy concreto.

[0006] Por el documento DE 19924617 A1 se conoce un sistema de absorción de energía en un automóvil que se puede adaptar a diferentes condiciones de colisión o escenarios de colisión.

35 [0007] La invención se propone el objetivo de proporcionar un sistema de absorción de energía o un amortiguador de impactos que en el momento de la colisión cumpla los requisitos tanto para la protección de los peatones como para las colisiones a baja velocidad.

40 [0008] La invención se propone asimismo el objetivo de indicar un sistema de absorción de energía en la carrocería de un automóvil que se monte como elemento accesorio en el vehículo y cuya rigidez se pueda ajustar de forma variable mediante una geometría correspondiente y la rigidez se adapte en función de la situación de impacto mediante una desviación de fuerzas.

45 [0009] La invención describe un sistema de absorción de energía independiente de controles (amortiguador de impactos) para cumplir las leyes de protección de peatones y para colisiones a baja velocidad (percusión con péndulo CEE y EE.UU.).

[0010] Por el hecho de que el sistema de absorción de energía se componga de una pieza blanda anterior

50 orientada hacia el parachoques y que actúa de componente blando y de una pieza dura posterior orientada hacia la traviesa y que actúa de componente duro, la pieza blanda y la pieza dura se extiendan en cada caso por todo el ancho del vehículo y ambas piezas estén engranadas entre sí, se crea un sistema de absorción de energía o un amortiguador de impactos que en caso de colisión cumple los requisitos legales tanto para la protección de peatones como para la colisión a baja velocidad, es decir la percusión con péndulo CEE y EE.UU.. La pieza blanda asume la

55 protección de los peatones y la pieza dura, la colisión a baja velocidad. El engranado produce la cooperación de ambos elementos de construcción, que de este modo se complementan.

[0011] El sistema de absorción de energía de acuerdo con la invención está configurado en dos piezas y consta de un elemento de construcción posterior, es decir una pieza dura como componente duro para absorber gran cantidad

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de energía, y de un elemento de construcción anterior, es decir una pieza blanda como componente blando para la absorción de energía en caso de impacto de un peatón. El elemento de absorción de energía funciona independientemente de controles y sensores. De este modo, el elemento de absorción de energía no supone ninguna alteración del proceso, de la fabricación o de los costes.

5 [0012] La pieza blanda se compone preferentemente de una espuma, preferentemente de una espuma de PPE, y la pieza dura, de un termoplástico. En la pieza blanda, el sistema de absorción de energía es reversible debido a la espuma. La rigidez variable se puede ajustar mediante la geometría de los dos elementos de construcción entre sí.

10 [0013] De acuerdo con la invención, la pieza dura se compone de una pieza de soporte sobre cuya cara orientada hacia la pieza blanda están dispuestos múltiples segmentos individuales a una distancia b entre sí que sobresalen de la pieza de soporte, y cada segmento se extiende verticalmente por toda la altura del sistema de absorción de energía. Los segmentos sirven de componente duro y deben desviar la fuerza ejercida o distribuirla por un área mayor de la pieza de soporte.

15 [0014] De acuerdo con la invención, los segmentos están configurados con una sección transversal triangular, en los que un primer lado transversal está dispuesto sobre la pieza de soporte y/o una zona parcial de él es idéntica a esta y, partiendo de este lado transversal, se extienden dos lados de distribución en dirección de la pieza blanda. Así, los segmentos de sección transversal triangular están formados por el lado transversal y los lados de

20 distribución. La expresión lado de distribución significa que los lados de distribución distribuyen la fuerza ejercida. La expresión lado transversal significa que este se extiende en paralelo a la traviesa.

[0015] Ventajosamente, los tres lados son igual de largos y su sección transversal forma un triángulo equilátero que está hueco por dentro. El impactador simulador de pierna puede deslizarse por los lados de distribución hasta 25 tocar los lados de distribución de dos segmentos adyacentes. Entonces habrá penetrado en toda la profundidad del sistema de absorción de energía.

[0016] Como refuerzo pueden estar dispuestos en el interior de los segmentos nervios de refuerzo.

30 [0017] Los lados de distribución preferentemente están dispuestos en un ángulo de 60º con respecto al lado transversal. Con este ángulo quedan garantizados tanto una buena absorción de energía como un buen deslizamiento.

[0018] En una forma de realización, la profundidad a de estos segmentos se encuentra en el intervalo de 40 a 70

35 mm, preferentemente en el intervalo de 50 a 60 mm y con especial preferencia en 57 mm. La profundidad determina la longitud de la zona de deslizamiento y delimita, junto con la distancia horizontal b de los segmentos, el espacio para el alojamiento del impactador simulador de pierna o la profundidad de penetración del impactador simulador de pierna en el caso de la protección de peatones.

40 [0019] Preferentemente, los segmentos están dispuestos sobre la pieza de soporte a una distancia de 30 a 35 mm. De esta forma existe suficiente espacio para el impactador simulador de pierna que penetra.

[0020] La pieza blanda se compone preferentemente de una placa base orientada hacia el parachoques, y partiendo de esta placa base se extienden elementos amortiguadores 11 en dirección de la pieza dura. Estos 45 elementos amortiguadores engranan en el espacio entre los segmentos.

[0021] Para una mejor estabilidad la placa base y los elementos amortiguadores están configurados en una sola pieza y se espuman en un solo paso de trabajo.

50 [0022] Los elementos amortiguadores preferentemente ocupan el espacio entre dos segmentos, de manera que se aprovecha todo el espacio entre los segmentos para la amortiguación.

[0023] La pieza blanda y la pieza dura, vistas en sección transversal, son preferentemente piezas de construcción planas por una cara, con la superficie de la pieza blanda orientada hacia el parachoques y la superficie de la pieza 55 dura orientada hacia la traviesa. De este modo, el sistema de absorción de energía se puede disponer sin modificaciones entre el parachoques y la traviesa de un vehículo.

[0024] La distancia entre estas dos superficies, y por tanto la profundidad horizontal del sistema de absorción de energía, es preferentemente la misma en todas partes y se encuentra preferentemente entre 70 y 90 mm,

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ascendiendo en una forma de realización preferida a 80 mm.

[0025] La pieza blanda del sistema de absorción de energía es reversible debido a la espuma. Esta rigidez variable viene dada por la geometría de los dos elementos de construcción entre sí. El volumen de este sistema de 5 absorción de energía de dos piezas no se modifica en comparación con los sistemas convencionales, es decir que no se necesita espacio de construcción adicional.

[0026] El sistema de absorción de energía se caracteriza por que el sistema cumple igualmente el impacto de un peatón así como las percusiones con péndulo según las disposiciones legales de la CEE y EE.UU. y no necesita

10 sensores adicionales para identificar la situación de impacto.

[0027] La función se cumple exclusivamente mediante la geometría de los elementos de construcción. La profundidad de penetración necesaria para la protección de peatones se cumple mediante la pieza anterior, la pieza blanda.

15 [0028] La absorción de energía o la rigidez necesaria en el caso de las percusiones con péndulo se asegura mediante la interacción de las dos piezas, es decir la pieza blanda con la pieza dura.

[0029] El sistema de absorción de energía de dos piezas se puede montar en el vehículo como pieza accesoria

20 mediante procesos de montaje sencillos (por ejemplo mediante colgado, grapado, pegado). Los dos elementos de construcción están adaptados geométricamente entre sí de tal manera que se desvíe la fuerza ejercida. La unión de las dos piezas se puede efectuar en arrastre de forma por grapado o pegado mediante cinta adhesiva.

[0030] La disposición de las zonas de colisión que es suficiente para la absorción de la energía de la percusión del

25 péndulo está diseñada de conformidad con el impactador simulador de pierna. En cada punto de la zona de ensayo el impactador simulador de pierna puede penetrar en toda la profundidad del componente blando (pieza blanda) para cumplir los requisitos de protección de peatones. En el caso de la percusión con péndulo la superficie afectada del absorbedor de energía es bastante más grande. En este caso, la tarea es desempeñada predominantemente por la pieza dura formada por un componente duro que interactúa con el elemento de espuma. La rigidez de la pieza dura

30 depende del peso del vehículo y se puede adaptar a través de un cálculo EF a los correspondientes requisitos de colisión añadiendo mineral y fibras de vidrio en el procedimiento de moldeo por inyección y/o rigidizándola mediante nervios.

[0031] En vehículos de poco peso se puede prescindir eventualmente de la pieza superior, es decir de la pieza 35 blanda.

[0032] Para desempeñar estas funciones el sistema no necesita sensores ni electrónica de control.

[0033] El sistema de absorción de energía es independiente del vehículo y se puede implementar en cualquier 40 vehículo.

[0034] El espacio de construcción necesario se fija preferentemente entre 80 mm y 100 mm en la dirección X. Esto corresponde a las condiciones actuales.

45 [0035] Gracias a la disposición de los segmentos del componente duro, con los ángulos diseñados de forma correspondiente, queda garantizado que el impactador simulador de pierna pueda penetrar en cualquier punto a toda la profundidad prevista para ello. Cuando la pierna choca contra el componente duro, las fuerzas generadas se distribuyen. La pierna siempre se desvía de tal manera que se pueda aprovechar toda la profundidad de penetración. Cuando choca un obstáculo más grande, tal como un péndulo, la energía se distribuye por varios

50 segmentos. La espuma actúa impidiendo la deformación y aumenta la absorción de energía.

[0036] A continuación se explicará la invención con más detalle mediante figuras. Muestran:

La figura 1: un corte a través de un sistema de absorción de energía de acuerdo con la invención situado delante de 55 una traviesa de un automóvil antes de colisionar con un impactador simulador de pierna,

la figura 2: un corte a través de un sistema de absorción de energía de acuerdo con la invención situado delante de una traviesa de un automóvil antes de colisionar con un péndulo,

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la figura 3: una vista de un sistema de absorción de energía dispuesto en una traviesa,

la figura 4: el objeto de la figura 3 en una vista despiezada,

5 la figura 5: un corte a través de un sistema de absorción de energía situado entre una traviesa y un parachoques,

la figura 6: un corte a lo largo de la línea A-A de la figura 5,

la figura 7: un corte a través de un sistema de absorción de energía situado entre una traviesa y un parachoques con 10 la profundidad de penetración, mostrada esquemáticamente, de un impactador simulador de pierna y

la figura 8: un corte a través de un sistema de absorción de energía situado delante de una traviesa de un automóvil antes de colisionar con una zona de ensayo para la percusión con péndulo.

15 [0037] La figura 1 muestra un corte a través de un sistema de absorción de energía de acuerdo con la invención, situado delante de una traviesa 2 de un automóvil antes de colisionar con un impactador simulador de pierna 12. El sistema de absorción de energía está dispuesto entre el parachoques 1 y la traviesa 2 del vehículo y consta de una pieza blanda 3 anterior orientada hacia el parachoques 1 y una pieza dura 4 posterior orientada hacia la traviesa. Ambas piezas 3, 4 se extienden por todo el ancho del vehículo. La pieza blanda 3 que linda con el parachoques 1

20 está configurada de manera que forme un componente blando, y la pieza dura 4 que linda con la traviesa 2 está configurada en forma de componente duro. La pieza blanda 3 consta de una espuma de PPE y la pieza dura 4, de un termoplástico. Ambas piezas 3, 4 engranan entre sí. El símbolo de referencia 12 designa un impactador simulador de pierna 12.

25 [0038] La figura 2 muestra un corte a través de un sistema de absorción de energía de acuerdo con la invención según la figura 1, situado delante de una traviesa 2 de un automóvil antes de colisionar con un péndulo 13. El sistema de absorción de energía está dispuesto entre el parachoques 1 y la traviesa 2 del vehículo y consta de una pieza blanda 3 anterior orientada hacia el parachoques 1 y una pieza dura 4 posterior orientada hacia la traviesa.

30 [0039] La figura 3 muestra una vista de un sistema de absorción de energía situado entre un parachoques 1 y la traviesa 2 de un vehículo y la figura 4 muestra el sistema de absorción de energía según la figura 3 en una vista despiezada. Se aprecia claramente que la pieza blanda 3 engrana con la pieza dura 4.

[0040] La figura 5 muestra un corte a través de un sistema de absorción de energía situado entre una traviesa 2 y

35 un parachoques 1. La pieza dura 4, pieza que actúa de componente duro, se compone de una pieza de soporte 5 en cuya cara orientada hacia la pieza blanda 3 están dispuestos múltiples segmentos 6 individuales que sobresalen de la pieza de soporte 5. Estos segmentos 6 están configurados con una sección transversal triangular, estando un lado transversal 7 dispuesto sobre la pieza de soporte 5 o siendo idéntico a ésta en esta forma de realización. Partiendo de este lado transversal 7 se extienden dos lados de distribución 8, 9 en dirección de la pieza blanda 3. Los tres

40 lados 7, 8, 9 son igual de largos y su sección transversal forma un triángulo equilátero. Los segmentos 6 están huecos por dentro. Los segmentos 6 también pueden presentar en su interior nervios de refuerzo. Los dos lados de distribución 8, 9 están dispuestos en un ángulo de 60º con respecto al lado transversal 7. La profundidad a de estos segmentos 6 se encuentra en esta forma de realización en 57 mm. Los segmentos 6 están dispuestos sobre la pieza de soporte 5 a una distancia b de 30 a 35 mm.

45 [0041] La pieza anterior, es decir la pieza blanda 3, está configurada en forma de componente blando y engrana con la pieza posterior, es decir la pieza dura 4. La pieza blanda 3 se compone de una placa base 10. Partiendo de esta placa base 10 se extienden elementos amortiguadores 11 hacia la pieza dura 4. La placa base 10 y los elementos amortiguadores 11 están configurados en una sola pieza y se espuman en un solo paso de trabajo. Los

50 elementos amortiguadores 11 ocupan completamente el espacio entre dos segmentos 6. La pieza blanda 3 y la pieza dura 4, vistas en sección transversal, forman una pieza de construcción plana 3, 4 con la superficie de la pieza blanda 3 orientada hacia el parachoques 1 y la superficie de la pieza dura 4 orientada hacia la traviesa 2. La distancia entre estas dos superficies es la misma en todas partes y asciende a 80 mm.

55 [0042] Es fundamental para el funcionamiento que cuando el impactador simulador de pierna 12 impacta en el sistema de absorción de energía, el impactador simulador de pierna 12 comprima los elementos amortiguadores 11. Si el impactador simulador de pierna 12 impacta en los dos lados 8, 9, este se desvía en dirección de la pieza de soporte 5 y se amortigua igualmente. La medidas dibujadas en las figuras muestran una forma de realización preferida del sistema de absorción de energía.

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[0043] La figura 6 muestra un corte a lo largo de la línea A-A de la figura 5. Iguales símbolos de referencia muestran también el mismo objeto.

5 [0044] La figura 7 muestra un corte a través de un sistema de absorción de energía según la figura 5 situado entre una traviesa 2 y un parachoques 1 con la profundidad de penetración, mostrada esquemáticamente, de un impactador simulador de pierna 12. El impactador simulador de pierna 12 se ha deslizado por los lados de distribución 8, 9 y se encuentra entre estos, y en la posición final toca ambos lados de distribución 8, 9. La figura muestra solo esquemáticamente el impactador simulador de pierna 12 que ha penetrado. No se muestra que el

10 impactador simulador de pierna 12 ha comprimido los elementos amortiguadores 11.

[0045] La figura 8 muestra un corte a través de un sistema de absorción de energía situado delante de una traviesa de un automóvil antes de colisionar con una zona de ensayo para la percusión con péndulo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de absorción de energía para su incorporación entre el parachoques (1) y la traviesa (2) de un

vehículo, en el que el sistema de absorción de energía se compone de una pieza blanda (3) anterior orientada hacia 5 el parachoques (1) y que actúa de componente blando y de una pieza dura (4) posterior orientada hacia la traviesa

(2) y que actúa de componente duro, la pieza blanda (3) y la pieza dura (4) se extienden en cada caso por todo el ancho del vehículo y ambas piezas (3, 4) están engranadas entre sí, en el que la pieza dura (4) se compone de una pieza de soporte (5) en cuya cara orientada hacia la pieza blanda (3) están dispuestos múltiples segmentos (6) individuales situados a una distancia (b) entre sí y que sobresalen de la pieza de soporte (5), caracterizado porque

10 cada segmento (6) se extiende verticalmente por toda la altura del sistema de absorción de energía y porque los segmentos (6) están configurados con una sección transversal triangular, en los que un primer lado transversal (7) está dispuesto sobre la pieza de soporte (5) y/o una zona parcial de él es idéntica a esta y, partiendo de este lado transversal (7), se extienden dos lados de distribución (8, 9) en dirección de la pieza blanda (3).

15 2. Sistema de absorción de energía según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza blanda (3) se compone de una espuma, preferentemente de espuma de PPE, y la pieza dura (4), de un termoplástico.
3. Sistema de absorción de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado

porque los tres lados (7, 8, 9) son igual de largos y su sección transversal forma un triángulo equilátero y son 20 huecos por dentro.
4. Sistema de absorción de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el interior de los segmentos (6) están dispuestos nervios de refuerzo.

25 5. Sistema de absorción de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los lados de distribución (8, 9) están dispuestos en un ángulo de 60º con respecto al lado transversal (7).
6. Sistema de absorción de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado

porque la profundidad (a) de estos segmentos (6) se encuentra en el intervalo de 40 a 70 mm, preferentemente en 30 el intervalo de 50 a 60 mm y con especial preferencia en 57 mm.
7. Sistema de absorción de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los segmentos (6) están dispuestos sobre la pieza de soporte (5) a una distancia (b) de 30 a 35 mm.

35 8. Sistema de absorción de energía según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza blanda (3) se compone de una placa base (10) orientada hacia el parachoques y partiendo de esta placa base (10) se extienden elementos amortiguadores (11) en dirección de la pieza dura (4) que engranan en el espacio entre los segmentos (6).

40 9. Sistema de absorción de energía según la reivindicación 8, caracterizado porque la placa base (10) y los elementos amortiguadores (11) están configurados en una sola pieza y se espuman en un solo paso de trabajo.
10. Sistema de absorción de energía según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque los elementos

amortiguadores (11) ocupan el espacio entre dos segmentos (6). 45
11. Sistema de absorción de energía según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la pieza blanda (3) y la pieza dura (4), vistas en sección transversal, son piezas de construcción planas por una cara, con la superficie de la pieza blanda (3) orientada hacia el parachoques (1) y la superficie de la pieza dura (4) orientada hacia la traviesa (2).

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12. Sistema de absorción de energía según la reivindicación 11, caracterizado porque la distancia entre estas dos superficies, y por tanto la profundidad horizontal (T) del sistema de absorción de energía, es preferentemente la misma en todas partes, encontrándose entre 70 y 90 mm y ascendiendo preferentemente a 80 mm.

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