ES2574620B1 - Sistema de protección de peatones y otros usuarios vulnerables para vehículos de frontal plano - Google Patents

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ES2574620B1 ES201401050A ES201401050A ES2574620B1 ES 2574620 B1 ES2574620 B1 ES 2574620B1 ES 201401050 A ES201401050 A ES 201401050A ES 201401050 A ES201401050 A ES 201401050A ES 2574620 B1 ES2574620 B1 ES 2574620B1
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Abstract

Sistema de protección de peatones para vehículos de frontal plano, que presenta un elemento (1) de material capaz de absorber energía de impacto entre el peatón u otro usuario vulnerable y el frontal del vehículo, dispuesto en una estructura para el posicionamiento de dicho elemento (1). El sistema de protección tiene además un sistema de seguridad que bloquea el sistema en su posición inicial, y un actuador elevador de la estructura junto con el elemento (1) desde una posición inicial hasta una posición final para la absorción de energía de impacto. El sistema de detección tiene adicionalmente un sistema de detección de atropello que detecta al peatón y evalúa el riesgo de impacto, y actúa sobre el sistema de seguridad y sobre el actuador.

Description

Sistema de protección de peatones para vehículos de frontal plano, considerando vehículo de frontal plano a aquellos vehículos de cualquier categoría con distancia ~ 1100rnrn (en dirección longitudinal) del punto R del asiento del conductor al eje de las ruedas delanteras o en los casos en los que el punto R se encuentre por delante del eje delantero, (tales como autobuses, camiones, furgones... ) I que posiciona de manera activa, entre el peatón y el parabrisas u otros elementos duros del frontal del vehículo, un elemento capaz de absorber la energía de impacto
(e.g. espuma), ante un eventual atropello, con la finalidad de reducir las lesiones producidas al peatón u otros usuarios vulnerables.
En los atropellos, la falta de protección de los peatones supone que gran parte de la energia del impacto sea absorbida por el cuerpo humano, provocando consecuentemente una serie de lesiones. Para la mejora de la seguridad de usuarios vulnerables (como peatones o ciclistas) en accidentes con camiones
(proyecto APROSYS SP2 "Heavy Trucks"), y tras estudiar los datos de accidentologia existentes y realizar numerosas simulaciones de escenarios representativos, se identificaron cuáles son las zonas proclives a sufrir daños severos. Se llegó a la conclusión de que en este tipo de impacto, la cabeza, piernas, pelvis, torso, clavícula y cuello son las zonas del cuerpo humano que más sufren y dónde existe una mayor probabilidad de lesión grave .
Por ello se considera que un sistema de protección de peatones para vehículos de frontal plano debe tener como principal objetivo la minimización del daño en estas zonas del cuerpo humano.
Se han desarrollado, principalmente durante las
últimas décadas, diferentes sistemas de protección para peatones (principalmente para coches). Uno de los primeros métodos patentados y estudiados es el de capó activo (US4249632 A,
EP14QQ416 Bl). Este sistema trata de reducir los daños en peatones durante atropel los incrementando la distancia entré el capó y los elementos rígi dos (e.g. motor). Tras la detección, mediante sensores, de impacto con el peatón, unos actuadores (sistemas de
5 elevación o pirotécnicos) levantan total o parcialmente el capó , lo que permite una mayor deformación de este y por tanto mayor capacidad de disipación de energía y reducción de la aceleración de cabeza, con la consecuente reducción del riesgo de lesión.
Otro sisterna (EP1437268 A2), basado en el mismo
10 concepto de mantener alej ados del peatón los elementos rigidos del vehículo durante impacto, consta de un parachoques activo y de un capó activo, permitiendo el desplazamiento de todo el frontal del vehículo y orientándose en una posición que cause el menor daño posible al peatón.
15 8e han desarrollado sistemas que consisten en l a inclusión de elementos deformables , que puedan absorber parte de la energía de impacto, entre el capó y los elementos rígidos del motor. Por e j emplo, U88356857 B2 describe un capó formado por 2 chapas (paneles), una interior y otra exterior, que incluyen unas
20 cavidades, en las zonas de impacto, para rellenar con materiales capaces de absorber energia (espumas, mate riales pol iméricos ... ). Este tipo de capó permite por tanto una mayor deformación. Otros estudios (e . g . EP14l7ll5 Bl, U82009256370 Al), han evaluado l a posibilidad de incorporar los elementos deformables capaces de
25 absorber energía en ciertas zonas del parachoques en lugar de situarlos en el capó.
También se han documentado sistemas basados en el despliegue de un airbag (PPA-Pedestrian Protection Airbag) en l a zona baja del parabrisas-limpiaparabrisas (entre capó y 30 parabrisas) (e.g . EP2524843 Al). Generalmente estos sistemas incluso combinan el uso de capó activo con airbag {GB2496493 A} . Al elevarse el capó, además de evitar el contacto de la cabeza con las partes más rígidas del motor del vehículo, se permite el despliegue de un airbag que cubre las zonas más críticas del
35 parabrisas, los limpiaparabrisas y ambos pilares A del vehículo.
Otro sistema patentado (US7757804 Bl) consiste en el
despliegue de una estructura reticular (una red) en el frontal del
vehículo. Este sistema incorpora un mecanismo que mantiene una red
retra1da bajo el suelo del vehiculo hasta que se detecta impacto,
S
momento en el que el sistema de protección despliega la red en el
frontal del vehiculo y evita el impacto del peatón contra el
frontal del vehiculo (parachoques, capó, parabrisas...).
Por otra parte, se han patentado sistemas
(DEI02010027273 Al, DEI02010047271 Al, DEI02011114653 Al) que
10
proponen el despliegue de un panel protector {de plástico con
estructura de aluminio/estructura reticular) para cubrir la zona
baja del parabrisas y evitar el impacto de la cabeza del peatón
contra los limpiaparabrisas o el cristal. La utilización de estos
sistemas va generalmente acompañada del uso de un capó activo,
15
necesario para facilitar el despliegue de la pantalla protectora.
sin embargo, en el caso de vehículos de frontal plano
(tales como autobuses, camiones o furgones ) , la morfología de su
estructura frontal, la cinemática y dinámica de atropello son
completamente diferentes al caso de vehículos para los que las
20
patentes anteriores han sido desarrolladas y concebidas. Por
tanto, se requiere un sistema de protección de peatones diseñado
específicamente para este tipo de vehículos, y por tanto diferente
a los sistemas expuestos anteriormente.
La invención se basa en un sistema de protección de
25
peatones (y otros usuarios vulnerables) mediante elementos
absorbedores de energía. Esta metodología de protección es común a
algunas patentes analizadas (US8356857 B2, EP1417l15 Bl,
US2009256370 Al), pero en este caso el absorbedor de energía se
posiciona de manera activa, y diferente por tanto a las propuestas
30
de utilización de esos materiales capaces de absorber energía como
elementos pasivos.
Por otra parte, los sistemas activos de protección de
peatones analizados (capó, parachoques, frontal activo...), se basan
en el concepto de aumentar la distancia de los elementos rígidos
35
del motor con las zonas del peatón susceptibles de ser dañadas
durante el atropello. Por tanto, el mecanismo desarrollado para
estos sistemas activos tiene como objetivo l ograr el aumento de esa distancia. Sin embargo, en el sistema activo propuesto, el mecanismo está ideado para posicionar un elemento absorbedor de energía de impacto y reducir las lesiones del peatón (u otros usuario s vulnerables) en un atropello.
La invención se diferencia de otros sistemas que proponen el despliegue de un panel protector en la zona baja del parabrisas para la protección de peatones (DEI02011114653 Al) en que puede ser implementado en el vehículo de frontal plano sin e l requi sito de disponer de un capó activo para su funcionamiento . Los sistemas de despliegue de un panel protector en el estado del arte están específicamente diseñados para coches, y debido a la dinámica del atropello de estos, los sistemas de protección tienen como objetivo la reducción de la aceleración de la cabeza dur ante el impacto (reducción del HIC Head Injury Criterion) . Sin embargo, en el caso de vehículos de frontal plano, su dinámica de atropello provoca daños severos en la cabeza pero también en el tronco. La invención propuesta cubre una amplia zona del parabrisas del vehículo (no s6lo su zona baja) y consigue no s610 la protecci6n de la cabeza, sino que también protege significativamente las lesiones asociadas al tronco del peatón los criterios biomecánicos asociados al tronco del peatón, costillas, abdomen, pelvis).
Por otro lado la invención es de fácil implementación en l os vehículos de frontal plano al no afectar a partes funcionales del vehículo, como el capó y motor, ni restar visibilidad al conductor .
A continuación, se procede a la explicación del sistema de protección y de sus componentes .
Breve descripción de la invención
El sistema consiste en un elemento de material capaz de absorber energía que se posiciona, a tiempo para evitar el impacto directo, entre el peatón y los elementos r1gidos del frontal del vehi culo (tales como parabrisas, pilares...). Ante una situación de posible atropello, un sistema de detección de atropello (un equipo de sensores tanto activos como pasi vos, se encarga de la detección
del peatón y de evaluar si existe riesgo de impacto . En caso de que exista riesgo de atropello, el sistema de detección de atropello enviará una señal de activación (eléctrica o de otra naturaleza) que iniciará la liberación del sistema de seguridad
(sistema que mantiene en posición de bloqueo/retraído el sistema de protección mientras no existe posibilidad de colisión) y del accionamiento de unos actuadores (uno o varios), que posicionen l a estructura que contiene los elementos absorbedores de energía de impacto en la altura requerida para la adecuada protección de los peatones .
El sistema consta de los siguientes componentes: Elemento de material capaz de absorber energía de impacto . Estructura para el posicionamiento de los elementos de protección. Sistema de seguridad que bloquea el sistema en su posición inicial. Actuador que eleva la estructura tras la detección de posible atropello.
El sistema de protección precisa para su funcionamiento un sistema de detección de atropello (descrito previamente), y que queda fuera del alcance de la invención. Descripción detallada de la i nvención
Se describe, a modo de ejemplo, una posible realización (no limitante) de la invención, aplicada a un autobús. Dicha
descripción incluye
referencias a los siguientes dibujos:
Figura
1. Pantalla protectora de material capaz de
absorber
energía en su posición desplegada. Integración con el
frontal del autobús .
Figura 2. Mecanismo del sistema de protección retraído,
en su posición inicial. Figura 3. Detalle del cierre del sistema de seguridad. Figura 4. Detalle del mecanismo de elevación . Figura 5 . Mecanismo del sistema de protección durante
su despliegue .
El sistema i ncorpora un elemento (e.g. espuma) (1) capaz de absorber energia durante el atropello. y que reduce por tanto los daños sufridos por el peatón, principalmente en la cabeza y el torso (Figura 1).
El elemento capaz de absorber energía (1) se fija sobr e un soporte (2), que está unido mediante 2 articulaciones (3,4) a las 2 barras superiores (5,6) de un mecanismo de barras. Este mecanismo de barras, formado por 4 barras {2 superiores (5,6) y 2 inferiores (7,8) I permite la elevación de la estructura que conti ene el elemento de energía de impacto en dirección vertical
(dirección Z vehículo)
Las barras superiores (5,6) están unidas a las barras inferiores (7,8) por medi o de articulaciones (9,10). Del mismo modo, las barras inferiores se unen mediante otr as 2 articulaciones (11,12) a la base de la estructura (13). Cabe destacar que todas las articulaciones empleadas en el mecanismo, permiten rotación en e l eje longitudinal del vehículo (eje X vehículo), restringiendo las rotaciones en los ejes vertical y transversal (ejes Z e Y vehículo) y las traslaciones en X, Y Y Z vehículo.
En las piezas que articulan las barras superiores e inferiores (9,10) se f i j a un muelle de tracci ón (14) . En la posición de reposo del mecanismo (antes de detección por parte del equipo de sensores de colisión inminente con peatón) (Figura 2), los puntos de anclaje del muelle se encuentran un poco por debajo
(en Z) de las articulaciones de las barras inferiores con la base de la estructura (11,12). En esta posición inicial, el muel l e de tracción (14) ejerce una fuerza de direcci6n coincidente con el eje y vehícul o, que genera pares de fuerza en las barras inferiores (7,8 ) opuestos al sentido de giro que permite elevar l a estructura. Estos pares de fuerza i niciales opuestos al sentido de giro de elevación de la estructura colaboran por tanto en impedir despliegues indeseados del sistema de protección.
El sistema de protección incluye un mecanismo de seguridad (e.g. electroimán inicialmente extendido) (Figura 3) a cada lado de la estructura para evitar estos despliegues
indeseados. Este sistema está compuesto por un vástago retráctil
(15,16) y un cierre (17,18), que mantiene a la estructura fija en
su posición inicial.
Cuando el equipo de sensores detecta al peatón y decide
S
que existe riesgo de atropello, el vástago (15,16) del mecanismo
de seguridad se retrae, liberando el cierre de seguridad (17,18).
En caso de atropello, el equipo de sensores también se encarga de
activar 2 actuadores (19,20) I tales como pirotécnicos, que aportan
un impulso inicial al mecanismo en dirección Z positiva.
10
Este impulso inicial permite vencer la fuerza que
ejerce el muelle (14) para mantener la posición inicial, y la
estructura comienza a elevarse .
La posición de equilibrio inestable del mecanismo tiene
lugar cuando los anclajes de los muelles (14) a las piezas 9 y 10
15
están alineados (a la misma altura en dirección Z) con las
articulaciones 11 y 12 que unen las barras inferiores (7, 8) a la
base de la estructura (13). Une vez pasada la posición de
equilibrio inestable, es decir, los anclajes de los muelles (14) a
las piezas 9 y 10 se encuentran por encima de las articulaciones
20
de las barras inferiores (7,8) a la base (13), las fuerzas de los
muelles generan pares de fuerza en el sentido de giro de las
barras (7, 8) que permite la elevación de la estructura, sumándose
este efecto al impulso inicial de los actuadores (19,20). Se
completa así el despliegue del sistema de protección de peatones
25
(Figuras 4,5) .
Para un correcto funcionamiento del sistema, el tiempo
de despliegue del mecanismo debe ser menor que el tiempo que
transcurre desde la detección de colisión inminente hasta el
impacto de las zonas del peatón a proteger contra el frontal del
30
autobús.
Durante el estudio del mecanismo, se han considerado
los tiempos de actuación de los actuadores que generan el impulso
y de los muelles, y se ha llegado a la conclusión de que los
elementos necesarios (pirotécnicos , electroimanes, muelles... )
35
entran dentro de lo comercial.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    l. -Sistema de protección de peatones para vehlculos de frontal plano, considerando vehículo de frontal plano a aquellos vehículos de cualquier categoría con distancia ::;;1100rnrn en dirección longitudinal del asiento del conductor al eje de las ruedas delanteras o en los casos en los que el asiento del conductor se encuentre por delante del eje "de las ruedas delanteras, dicho sistema de protección caracterizado por que comprende
    un elemento (1) de material capaz de absorber energía de impacto entre el peatón y el frontal del vehículo, d ispuesto en
    una estructura para el posicionamiento de dicho elemento (1),
    un sistema de seguridad que bloquea el sistema en su posición
    inicial, un actuador elevador de la estructura junto con el elemento
    (1) desde una posición inicial hasta una posición final para la absorción de energía de impacto, y
    un sistema de detección de atropello que detecta al peatón y evalúa el riesgo de impacto, y actúa sobre el sistema de seguridad y sobre el actuador elevador.
  2. 2.
    -Sistema de protección de peatones para vehículos de frontal plano, según la reivindicación 1, caracterizado por que la estructura para el posicionamiento del elemento (1) de material capaz de absorber energía de impacto entre el peatón y el frontal del vehículo comprende un soporte (2) que se une mediante dos articulaciones (3,4) al actuador elevador de la estructura.
  3. 3.
    -Sistema de protección de peatones para vehiculos de frontal plano, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el actuador elevador comprende
    un mecanismo de barras, que a su vez comprende dos barras superiores (5,6) y dos barras inferiores (7,8), unidas entre si y a la base (13) de la estructura medi ante articulaciones
    19,10,11,121,
    un muelle de tracción (14 ) fijado entre las articulaciones (9,10) que articulan las barras superiores (5,6) con las inferiores (7,9 ) I
    Y dos actuadores (19,20) que aportan un impulso inicial al 5 actuador elevador .
  4. 4. -Sistema de protección de peatones para vehículos de frontal plano, según cualquiera de l as reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema de seguridad que bloquea el
    10 sistema en su posición inicial comprende un par de vástagos retráctiles {15,161 dispuestos en cada extremo de la estructura y un par de cierres (17,18 ) dispuestos en el soporte (2) en correspondencia con el par de vástagos retráctiles (15,16).
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