ES2856974T3 - Celda de seguridad compartida para coches de turismo - Google Patents

Celda de seguridad compartida para coches de turismo Download PDF

Info

Publication number
ES2856974T3
ES2856974T3 ES17195802T ES17195802T ES2856974T3 ES 2856974 T3 ES2856974 T3 ES 2856974T3 ES 17195802 T ES17195802 T ES 17195802T ES 17195802 T ES17195802 T ES 17195802T ES 2856974 T3 ES2856974 T3 ES 2856974T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
car
cell
safety cell
safety
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17195802T
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Fröhlich
Stefan Lindner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Outokumpu Oyj
Original Assignee
Outokumpu Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Outokumpu Oyj filed Critical Outokumpu Oyj
Application granted granted Critical
Publication of ES2856974T3 publication Critical patent/ES2856974T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
    • B62D29/007—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof predominantly of special steel or specially treated steel, e.g. stainless steel or locally surface hardened steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D31/00—Superstructures for passenger vehicles
    • B62D31/02—Superstructures for passenger vehicles for carrying large numbers of passengers, e.g. omnibus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438—Arrangement under the floor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks
    • B60K15/063—Arrangement of tanks
    • B60K2015/0634—Arrangement of tanks the fuel tank is arranged below the vehicle floor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • B62D21/157—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body for side impacts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/02—Side panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/06—Fixed roofs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D31/00—Superstructures for passenger vehicles
    • B62D31/003—Superstructures for passenger vehicles compact cars, e.g. city cars

Abstract

Coche de turismo para trenes de potencia alternativos con una celda de seguridad (2) integrada, en el que la celda de seguridad (2) es compartida para los pasajeros (3), así como para las fuentes de energía (4), para proteger como una celda ambas unidades rodeadas por una zona de absorción de energía de resistencia inferior, caracterizado por que la celda de seguridad (2) está diseñada de manera que tanto en la dirección transversal como en la dirección en altura del coche, el sistema de seguridad (2) funciona como un sistema de muelles combinado, mientras que la zona de la celda de seguridad (2) funciona como un muelle sobre el bloque y las zonas que rodean la celda de seguridad hacia los lados exteriores funcionan como un muelle de compresión.

Description

DESCRIPCIÓN
Celda de seguridad compartida para coches de turismo
La presente invención se refiere a una celda de seguridad pasiva para coches de turismo con trenes de potencia alternativos, que es compartida para los pasajeros, así como para la fuente de energía con sus componentes principales, para proteger como una celda ambas unidades.
En 1886, Gottlieb Daimler, con su invención de un carro motorizado, y Karl Benz, con su invención de un vehículo de motor, establecieron el automóvil como una nueva tecnología de transporte privado individual para pasajeros. En las primeras décadas de su aparición, los vehículos de motor procedían obviamente de carros y carruajes de caballos. Por lo tanto, la seguridad de tales construcciones de automoción también se adoptó de los carros de caballos más lentos con su comportamiento de movimiento totalmente diferente. Un fenómeno nuevo fue, por ejemplo, la aparición de choques delanteros y el impacto directo y fatal sobre el conductor y el copiloto debido a un caballo perdido en la parte delantera. Es por eso que todavía en la década de 1920 se producían accidentes fatales debido a la forma en que se construía la dirección: una larga columna de dirección que se comportaba como una lanza durante un choque frontal. Además, los impactos laterales fueron una nueva experiencia. Como resultado, es necesario inventar, aprobar e implementar nuevos métodos de construcción para garantizar la seguridad de los pasajeros para los vehículos de motor.
Dos ejemplos de nuevos conceptos de seguridad pasiva en las décadas de 1930 y 1940 fueron el bastidor tubular en X, descrito en la solicitud de patente DE 767715C, o el bastidor de plataforma de la solicitud de patente DE 742977C. Béla Barényi desarrolló, con su carrocería dividida (documentos DE704477C, DE834048C) y el diseño de estructura de celdas (documentos DE810924C, DE826699C, DE835843C, DE820380C), el precursor del concepto de coche de seguridad moderno y, por lo tanto, esos conceptos pueden calificarse como el puente entre los conceptos de coche de seguridad antiguos y nuevos. Como etapa intermedia del actual concepto de coche de seguridad, se pueden mencionar las solicitudes de patente DE828485C y DE933372C, con su mamparo transversal (pilar B) y la invención de una viga longitudinal central (documentos DE755321C, DE683885C, DE741448C). También, la integración de paredes transversales (documentos DE841852C, DE823698C, DE973838C) por delante y por detrás de los pasajeros es bien conocida de los coches de turismo actuales y representa un paso hacia la celda de pasajeros desarrollada más tarde. Otros pasos en esta dirección son las solicitudes de patente DE885204C, DE947856C o DE843503C.
En su solicitud de patente DE1405866 para la firma Daimler-Benz AG, Bela Barenyi describió además portaequipajes para vehículos de motor, en particular coches de turismo con una celda central rígida y partes extremas adyacentes de menor resistencia estructural, por lo que en la región de los bordes del techo de la celda central, están dispuestas partes de la estructura de revestimiento o soporte que sobresalen hacia fuera. Las partes de la estructura de revestimiento o soporte del portaequipajes son más fáciles de deformar que el portaequipajes o la celda central.
Un compartimento de pasajeros para vehículos de motor con un dispositivo de seguridad integrado se describe en el documento DE443350A1. Se describe una celda de pasajeros para vehículos de motor con barras para soportar estructuras de techo. Unos muelles, en particular unos muelles helicoidales, están dispuestos en las barras y/o debajo de estos elementos de muelle.
Una gran desventaja de los coches de turismo hasta la década de 1950 fue la circunstancia de que, desde un punto de vista material, la resistencia en la línea central longitudinal era casi la misma en toda la longitud del vehículo. Béla Barényi define en su solicitud de patente DE 854157C un compartimento de pasajeros con el nivel de resistencia más alto del coche. La resistencia disminuye de forma constante o en fases graduales en la dirección del extremo delantero y trasero del vehículo. Por lo tanto, la celda de seguridad para coches de turismo se inventó para proteger a los pasajeros durante un accidente o una situación de choque. Desde entonces, el compartimento delantero y el extremo trasero del coche se conocen como zonas deformables. Béla Barényi utilizó nuevamente el diseño de la estructura de celdas y cita la celda central para la celda de pasajeros de mayor resistencia y las celdas exteriores para el compartimiento delantero y el extremo trasero más blandos. Además, definió puntos de rotura predeterminados para crear una mayor protección de la celda de seguridad y los pasajeros internos. Con la adición de miembros de distorsión (hoy conocidos como cajas de choque), señalados en la solicitud de patente DE1157935B, el concepto de seguridad pasiva se sigue aplicando en principio en la actualidad.
Los elementos de batería integrados estructuralmente en un vehículo de motor se describen en la publicación de la solicitud de patente US 2016347160. Tal vehículo de motor comprende una carrocería; un módulo de un primer tipo que aloja elementos de batería que están agrupados para formar un conjunto que, cuando se expone a una fuerza, es deformable mientras que los elementos de batería pueden desplazarse entre sí, estando dicho módulo de primer tipo instalado en una primera región del vehículo de motor de baja rigidez en comparación con una segunda región del vehículo de motor, en cuya primera región la carrocería del vehículo de motor está diseñada para una deformación que disipa fuerzas en caso de accidente; y un módulo de un segundo tipo que aloja elementos de batería, siendo dicho módulo de segundo tipo desplazable sin causar daños al mismo, cuando se expone a una fuerza, mientras conserva su forma, estando dicho módulo de segundo tipo instalado en la segunda región, en la que la carrocería del vehículo de motor está diseñada para conservar su forma en caso de accidente.
Desde entonces, el diseño de las celdas de seguridad para pasajeros del estado de la técnica está más o menos orientado en la dirección longitudinal del vehículo. De hecho, el 46% de los accidentes ocurren como un choque delantero, más un 27% adicional como un impacto trasero, por lo que, como resultado, el 73% de todos los accidentes son impactos de orientación longitudinal [2]. Sin embargo, el 53% de los 159.994 accidentes analizados de este estudio ocurren con una velocidad v < 20 km/h, adicionalmente el 38% en un intervalo de velocidades entre 21 < v < 46 km/h. Pero para el 2% de los accidentes con una velocidad v > 64 km/h, el número de impactos laterales aumenta excesivamente, por lo que el 26% de esos impactos laterales muestra un efecto fatal, más el 57% con una consecuencia por separado. Las colisiones laterales presentan el desafío especial de que los sistemas de seguridad activa de apoyo, como los sistemas de retención, no se pueden implementar debido a la proximidad local a la zona de impacto lateral (p. ej., la puerta o el pilar B). La forma común de construcción es aumentar la rigidez del coche en esta zona y utilizar la celda de seguridad para pasajeros antes mencionada con materiales de mayor resistencia. Para los clientes de coches, la seguridad de los pasajeros tiene la mayor importancia en los criterios de compra, con una proporción del 95% en la categoría "extremadamente importante" [1].
Pero la celda de seguridad para pasajeros se desarrolló para coches de turismo con motores de combustión y sus componentes alrededor. Los conceptos de tren de potencia alternativos, independientemente de si se construyen como una conversión o un diseño específico, utilizan la misma celda de seguridad para pasajeros, pero sus componentes están integrados como piezas de montaje en la forma de construcción establecida. En conclusión, el pasajero sigue estando directamente protegido por el compartimento de pasajeros, pero no se consideran en absoluto los riesgos indirectos debidos a las consecuencias del choque. Tales consecuencias podrían ser el daño de la batería del vehículo para Vehículos eléctricos a batería (BEV) o Vehículos eléctricos híbridos (HEV), con la combustión espontánea, el peligro de cortocircuito, la fuga de líquido de la batería y la pérdida de funcionalidad (costes, esfuerzo de reparación o cambio) que siguen. Los mismos hechos se pueden señalar para Vehículos de pila de combustible (FCV) o Vehículos híbridos de pila de combustible (FCHV). Las fuentes de energía del estado de la técnica de los trenes de potencia alternativos no forman parte de la seguridad pasiva y no están integradas en el compartimento de pasajeros para protegerles también y, por lo tanto, indirectamente al pasajero o a otras personas, como equipos de rescate. El "comportamiento después de un accidente" es un subsistema importante de la gestión de la seguridad, pero con mayor potencial de desarrollo para los coches de turismo con trenes de potencia alternativos.
Un próximo desafío será el tema de la conducción autónoma, donde los ocupantes tienen un grado de libertad aumentado dentro del coche de turismo. Por lo tanto, el requisito de proteger a los pasajeros en todas las direcciones de posible impacto también aumenta significativamente. Las trayectorias de carga existentes se pierden o fallan en su efecto y deben mejorarse con un sistema multidireccional para cada punto débil del coche. Especialmente para el tema de la conducción autónoma, no es suficiente en materia de seguridad diseñar una celda de seguridad de alta resistencia. Las fuerzas de aceleración ("las fuerzas g") deben reducirse para crear consecuencias soportables del impacto para el pasajero, pero también para el sistema de trenes de potencia alternativos.
Todos los puntos aquí mencionados son parte de la seguridad pasiva o la también llamada mitigación de accidentes. La protección de los ocupantes se clasifica en las diferentes direcciones de impacto.
El objeto de la presente invención es eliminar algunos inconvenientes de la técnica anterior y lograr un coche de turismo para trenes de potencia alternativos con una celda de seguridad integrada, que es compartida para los pasajeros, así como para las fuentes de energía, para proteger como una celda ambas unidades. El coche de turismo está diseñado de manera que tanto en la dirección transversal como en la dirección en altura del coche, el sistema de seguridad funciona como un sistema de muelles combinado, mientras que la zona de la celda de seguridad funciona como un muelle sobre el bloque ("zona de seguridad") y las zonas que rodean la celda de seguridad hacia los lados exteriores funcionan como un muelle de compresión ("zonas de absorción de energía"). El efecto se puede transmitir opcionalmente también al lado longitudinal, lo que es más o menos conocido por las solicitudes de patente mencionadas. La celda de seguridad está dispuesta entre el eje delantero y trasero del coche e incluye el anterior compartimento de pasajeros, pero también las fuentes de energía con la tecnología de propulsión y sus sistemas de almacenamiento de energía. Los únicos componentes individuales de la tecnología de propulsión se pueden disponer opcionalmente fuera de la celda de seguridad si no son críticos para un choque y son más fáciles de manejar en cuanto a compacidad, diseño, ensamblaje o reparación.
La celda de seguridad se puede diseñar opcionalmente en varios habitáculos interiores para separar del motor a los pasajeros. En este caso, los mamparos conocidos de los barcos, pero aquí en una orientación horizontal, pueden separar los diferentes espacios entre sí. Con esta forma de construcción, la celda de seguridad asegura la protección física según las normas UN R94 y R95 para proteger frente a personas que toquen los componentes de alto voltaje (protección IPXXB) que están completamente cubiertos. Adicionalmente, ningún componente de alto voltaje puede desprenderse de un vehículo eléctrico. Además, ningún componente de alto voltaje penetra en el compartimento de pasajeros real según la FMVSS 305.
Para que la construcción del coche de turismo pueda funcionar como un sistema de muelles combinado de la forma antes señalada, es preferible utilizar materiales metálicos para la celda de seguridad, más preferiblemente utilizar aceros o aceros inoxidables con propiedades de alta resistencia y ultraalta resistencia, por lo que la relación del límite elástico entre los materiales utilizados para la celda de seguridad y los materiales utilizados para las partes circundantes es:
rRP0,2 = Rpo,2 de celda de seguridad/Rpo,2 de partes circundantes > 2,0,
más preferiblemente entre 2,5 < rRP0,2 < 3,5.
Debido al hecho de que no se permite ninguna deformación para la celda de seguridad, es preferible diseñar el vehículo y, especialmente, la celda de seguridad de la presente invención por el límite elástico. Resumiendo, el límite elástico es significativamente mayor en la zona de la celda de seguridad con relación a las partes circundantes ("zonas de absorción de energía"), que están diseñadas significativamente más bajas. Por lo tanto, puede ser apropiado opcionalmente que la zona circundante esté subdividida nuevamente, por su parte, en zonas de diferente límite elástico. Preferiblemente, el límite elástico disminuye hacia los extremos del vehículo con relación a todas las direcciones de dicho vehículo: eje x (dirección longitudinal del vehículo), eje y (dirección transversal) y eje z (dirección en altura). Al hacerlo así, las diferentes resistencias se pueden disminuir de manera constante y continua, p. ej. mediante una reducción continua del grosor de un material de nivel de resistencia constante o varios materiales tratados térmicamente, o disminuir de manera discontinua e intermitente, p. ej., combinando materiales de diferente resistencia, materiales laminados flexibles o un producto a medida, como piezas en bruto soldadas a medida, piezas en bruto unidas a medida o materiales templados a medida.
Preferiblemente, en cuanto al comportamiento de choque, los costes de reparación y el acceso durante el mismo, pero también con respecto a un diseño de construcción simple y rentable, la construcción de la presente invención se organiza en etapas graduales para las zonas circundantes. La forma mencionada de construcción para las zonas circundantes se puede describir por el efecto físico de un muelle de compresión con su característica elástica ajustable o tasa elástica. La tasa elástica, también llamada rigidez elástica o dureza elástica, define la relación de una fuerza que afecta al muelle y, por lo tanto, al desplazamiento inducido de dicho muelle. La tasa elástica D, como una unidad Si, se puede calcular utilizando la fórmula (1):
D = F/AL = (E * A)/Lo con la unidad física Nm-1 = kgs-2 (1)
Por lo tanto, F [kN] es la fuerza de compresión o, aquí más detalladamente, la fuerza de impacto en el vehículo, AL [mm] es en general la flecha del muelle y, en este caso, la contracción de las partes circundantes antes de alcanzar la longitud del bloque, E es el módulo de Young [N/m2] dependiente del material, A es el área de la sección transversal del muelle (sistema) y Lo es la longitud inicial del muelle (sistema) y, con más detalle para el caso de la presente invención, las dimensiones de las partes circundantes antes del choque en el estado inicial. En lo que sigue, Lo se denomina "Zonas de deformación longitudinal" (Ld).
El objeto penetrante puede amortiguarse dependiendo de la construcción específica del vehículo en una tasa elástica lineal, progresiva o regresiva. Una tasa elástica lineal corresponde a un nivel de resistencia constante de las partes circundantes. Una característica elástica progresiva no lineal corresponde a una disminución de resistencia hacia los extremos del vehículo, de manera constante o discontinua dependiendo de la construcción del vehículo. En este caso, la energía se absorbe primero y, al final, se crea una alta resistencia al impacto. A la inversa, se puede usar una característica elástica regresiva si se desea inicialmente una alta resistencia y, luego, la energía será absorbida dentro de las partes circundantes. El efecto elástico descrito para las partes circundantes se puede configurar en diferentes disposiciones para alcanzar la mejor combinación de rigidez y absorción de energía:
• disposición paralela
• disposición en serie
• disposición combinada
Otro parámetro para describir el comportamiento de las partes circundantes durante el choque es la flecha del muelle, que se describe para un muelle de compresión (espiral) como la forma con la que el muelle puede abarcar desde el estado inicial descargado hasta el estado en el que se encuentra enrollamiento tras enrollamiento. El estado final se denomina longitud de bloque. La flecha del muelle se puede interpretar como el nivel de penetración máximo de las partes circundantes y depende de la compacidad utilizable para las zonas laterales (eje y) o para las estructuras de parte inferior de la carrocería y techo (eje z) o, también, para las estructuras delanteras o traseras (eje x). Cuanto mayor sea la flecha del muelle, mayor será la absorción de energía y menores serán las fuerzas y aceleraciones en la celda de seguridad y, por lo tanto, en el ocupante y el almacenamiento de energía en el interior. Como un diseño de características elásticas particularmente favorable para la presente invención, se puede mencionar un muelle de compresión helicoidal cónico o un sistema con el mismo principio de funcionamiento, con la ventaja de una longitud de bloque definida en combinación con una necesidad de compacidad baja y un potencial de absorción de energía alto (tasa elástica baja).
Como material utilizado preferiblemente de la presente invención, se usan para la celda de seguridad aceros inoxidables de alta resistencia, más preferiblemente aceros inoxidables austeníticos de mayor resistencia con efectos de endurecimiento por deformación significativos. Como realización ideal para la presente invención, se usan aceros que tienen un límite elástico Rpo,2 > 500 MPa, más preferiblemente Rpo,2 > 800 MPa, y una resistencia a la tracción Rm > 1.000 MPa, con una relación entre el límite elástico y la resistencia a la tracción > 65%, más preferiblemente > 75%.
Otro material preferible está representado por el grupo de aceros aleados al boro-manganeso endurecibles por presión, o también denominados conformables en caliente, como el 22MnB5, que se pueden endurecer durante el conformado en caliente hasta niveles de resistencia a la tracción entre 1.250 - 2.200 MPa. En la misma forma de tratamiento térmico, los aceros inoxidables martensíticos, como el 1.4034, son adecuados para crear propiedades mecánicas con Rpü,2 s 1.200 MPa y Rm s 1.800 MPa y, por lo tanto, para alcanzar el objetivo de una celda de seguridad no deformable de alta rigidez. Especialmente, el grupo de aceros inoxidables demuestra posibilidades crecientes en comparación con la presente invención: su resistencia al calor, a los ácidos y a la corrosión expande la celda de seguridad con beneficios adicionales y protege con estas propiedades a los ocupantes, así como adicionalmente a las fuentes de energía.
El método de la presente invención puede adaptarse a todas las clases de vehículos, desde los "minicoches" pasando por la "clase compacta" y el "segmento de gama media" pasando por la "clase de lujo", las furgonetas o los "SUV". Las diferentes dimensiones según el ECIE (European Car Manufacturer Information Exchange Group - Número 17), como la longitud del coche (L103), la batalla (L101) o la distancia al suelo (H157), variadas con relación a la clase de vehículo, pero sin consecuencias para el sistema de la presente invención. Además, las dimensiones relacionadas con los pasajeros, como la altura de la silla H30, como la distancia vertical desde el punto de la cadera hasta el nivel de contacto con el talón, no están influenciadas por la invención, lo que permite mayores grados de libertad en cuanto al diseño del vehículo y la disposición del espacio interior para los ingenieros de carrocerías.
Con el método de la presente invención, los pasajeros ocupan una mayor altura de asiento, teniendo una entrada directa a la seguridad indirecta debido a una visión general aumentada. Respecto a la tendencia de los SUV en los países europeos durante los últimos años, esta característica proporciona a los pasajeros una sensación de comodidad. Además, la posición más alta de los pasajeros con relación a las trayectorias de carga dispuestas más abajo (representadas por componentes como cajas de choque delanteras y traseras, vigas transversales y longitudinales) también constituye un nivel de seguridad aumentado. Durante un choque, las fuerzas de impacto se pueden dirigir debajo del pasajero y la celda de seguridad. El mecanismo se puede ilustrar con el ejemplo de los coches de choque. Al contrario de la solicitud de patente DE 885818C, el método de la presente invención no muestra elementos que sobresalen, de hecho, es desde el lado exterior una unidad cerrada en la que la celda de seguridad está completamente incrustada en zonas circundantes que absorben energía. Un ejemplo adicional pueden ser los camiones en los que, durante un choque, el motor de combustión se dirige debajo de la cabina, por lo que el ocupante está seguro por su posición de asiento más alta. Además, la disposición de la presente invención ofrece también, durante situaciones de impacto lateral, un nivel de seguridad más alto porque la penetración no actúa directamente en el nivel del cuerpo de los ocupantes (viga de impacto lateral de la puerta o parte central del pilar B), de hecho, la posición de asiento más alto relacionada con elementos penetrantes potenciales, como barreras, postes u otros vehículos con sus cajas de impacto dispuestas más bajas, permite dirigir las fuerzas de impacto lejos de los pasajeros, sin impactos al mismo nivel que dichos pasajeros. Además, el tren de potencia alternativo permitió al diseñador del vehículo construir opcionalmente una longitud de vehículo más corta en la dirección longitudinal (eje x) debido al número reducido de componentes con relación a los motores de combustión. Este hecho puede generar un beneficio para las zonas urbanas en cuanto a la situación del espacio de estacionamiento. En tiempos de trenes de potencia alternativos con, p. ej., sus baterías pesadas dentro del compartimiento de la batería, la estructura del techo se convierte en un requisito de seguridad aumentado. Durante una situación de vuelco, todo el peso de los componentes de la batería actúa sobre la estructura del techo, que debe ser estable, sin plegarse, para salvar a los pasajeros. Este hecho también se considera en el método de la presente invención: también para la estructura del techo, la celda de seguridad se define como no deformable, rodeada por una zona de absorción de energía. Una forma de construcción preferible podría ser la integración de barras antivuelco conocidas de los coches descapotables, por lo que la barra antivuelco podría conectarse entre el techo y la estructura del piso de la celda de seguridad para soportar adicionalmente una zona de seguridad no deformable. En cuanto a la otra dirección de impacto del eje z (dirección en altura), el impacto de la parte inferior de la carrocería, la zona de absorción de energía debajo de la celda de seguridad permite amortiguar elementos penetrantes, como postes, barreras o elementos afilados y cortantes, sin dañar la celda de seguridad y, por lo tanto, sin dañar los componentes de la fuente de energía en el interior. En general, con el concepto de seguridad de la presente invención, se ofrecen nuevas oportunidades de diseño a los ingenieros de diseño.
Con el ajuste y la escala, la presente invención también funciona para otros tipos de vehículos eléctricos de transporte de pasajeros o mercancías, como autobuses, transportadores de personas, vehículos comerciales o entrega de paquetes. Además, la presente invención es adaptable a otros tipos de sistemas de transporte en los que los pasajeros y las fuentes de energía deben protegerse juntos, como un coche autónomo, un taxi, pequeños autobuses o furgonetas. Además, el método de la presente invención puede adaptarse parcialmente para vehículos con motores de combustión o coches híbridos con un motor de combustión de manera que las partes únicas y especiales del mismo están integradas en la celda de seguridad, como el depósito de combustible.
La presente invención se ilustra con más detalle haciendo referencia a los siguientes dibujos, donde
la Figura 1 muestra una realización preferida de la invención, observada esquemáticamente desde la vista lateral,
la Figura 2 muestra una realización preferida de la invención, observada esquemáticamente desde la vista frontal, la Figura 3 muestra una realización preferida de la invención, observada esquemáticamente desde la vista frontal, la Figura 4 muestra una realización preferida de la invención, observada esquemáticamente desde la vista frontal, la Figura 5 muestra una realización preferida de la invención, observada esquemáticamente desde la vista frontal, la Figura 6 muestra una realización preferida de la invención, observada esquemáticamente desde la vista frontal, la Figura 7 muestra una realización preferida de la invención, observada esquemáticamente desde la vista frontal. La Figura 1 ilustra la forma de construcción en la dirección longitudinal (eje x) del coche como un sistema de muelles combinado donde (como se conoce por el estado de la técnica) las zonas más blandas 5 funcionan como un muelle de compresión, como zonas de absorción de energía, y se denominan por lo tanto "Zonas de deformación longitudinal" (LD), que rodean la celda de seguridad 2 hacia los lados exteriores. La zona de la celda de seguridad 2 funciona como un muelle sobre el bloque Lb para proteger a los pasajeros 3, así como la fuente de energía 4, y se denomina por lo tanto "zona de seguridad".
La Figura 2 ilustra la realización de diseño preferida de un coche de turismo para trenes de potencia alternativos, donde una celda de seguridad 2 no deformable está rodeada en la dirección transversal (eje y) y la dirección en altura (eje z) desde zonas más blandas 5, que funcionan como un muelle de compresión para absorber la energía del choque. La Figura 3 ilustra la forma de construcción en la dirección transversal (eje y) del coche como un sistema de muelles combinado donde las zonas más blandas 5 funcionan como un muelle de compresión, como zonas de absorción de energía, y se denominan por lo tanto "Zonas de deformación en anchura" (Wd), que rodean la celda de seguridad 2 hacia los lados exteriores. La zona de la celda de seguridad 2 funciona como un muelle sobre el bloque WB para proteger a los pasajeros 3, así como a la fuente de energía 4, y se denomina por lo tanto "zona de seguridad".
La Figura 4 ilustra el comportamiento durante un choque desde la dirección transversal (eje y, impacto lateral), donde las dimensiones del vehículo después del choque 6 están relacionadas con las dimensiones del vehículo antes del choque 7. La dimensión Wbc define la longitud del bloque después del choque de todo el sistema de muelles (combinado).
La Figura 5 ilustra la forma de construcción en la dirección en altura (eje z) del coche como un sistema de muelles combinado donde las zonas más blandas 5 funcionan como un muelle de compresión, como zonas de absorción de energía, y se denominan por lo tanto "Zonas de deformación en anchura" (Hd), que rodean la celda de seguridad 2 hacia los lados exteriores. La zona de la celda de seguridad 2 funciona como un muelle sobre el bloque Hb para proteger a los pasajeros 3, así como a la fuente de energía 4, y se denomina por lo tanto "zona de seguridad".
La Figura 6 ilustra el comportamiento durante un choque desde la dirección en altura (eje z) iniciado por un impacto en la parte inferior de la carrocería, donde las dimensiones del vehículo después del choque 6 están relacionadas con las dimensiones del vehículo antes del choque 7. La dimensión Hbc define la longitud del bloque después del choque del sistema de muelles debido a un impacto en la parte inferior de la carrocería, como un poste, una barrera u otro objeto cortante 8.
La Figura 7 ilustra el comportamiento durante un choque desde la dirección en altura (eje z) iniciado por un impacto en la estructura del techo (vuelco), donde las dimensiones del vehículo después del choque 6 están relacionadas con las dimensiones del vehículo antes del choque 7. La dimensión Hbc define la longitud del bloque después del choque del sistema de muelles.
Fuentes:
[1] H. H. Braess, U. Seiffert: “Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik“, 6. Auflage, ATZ Vieweg Teubner, 2011 [2] M. Büchsner: “Integration of occupant safety systems into seating environment in the light of autonomous driving“, presentación en la 2a Cumbre Anual de Innovación en Asientos, Berlín (6 de abril de 2017)

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos con una celda de seguridad (2) integrada, en el que la celda de seguridad (2) es compartida para los pasajeros (3), así como para las fuentes de energía (4), para proteger como una celda ambas unidades rodeadas por una zona de absorción de energía de resistencia inferior, caracterizado por que la celda de seguridad (2) está diseñada de manera que tanto en la dirección transversal como en la dirección en altura del coche, el sistema de seguridad (2) funciona como un sistema de muelles combinado, mientras que la zona de la celda de seguridad (2) funciona como un muelle sobre el bloque y las zonas que rodean la celda de seguridad hacia los lados exteriores funcionan como un muelle de compresión.
2. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que, además de la dirección transversal y la dirección en altura, también el lado longitudinal del coche está diseñado como un sistema de muelles combinado, mientras que la zona de la celda de seguridad (2) funciona como un muelle sobre el bloque y las zonas que rodean la celda de seguridad (2) hacia los lados exteriores funcionan como un muelle de compresión.
3. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que la celda de seguridad (2) está dispuesta entre el eje delantero y trasero del coche.
4. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que la celda de seguridad (2) está separada en al menos dos habitáculos interiores usando mamparos para separar del motor a los pasajeros, preferiblemente en una orientación horizontal.
5. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que la relación del límite elástico entre los materiales utilizados para la celda de seguridad (2) y los materiales utilizados para las partes circundantes es > 2,0, más preferiblemente entre 2,5 < rRP0,2 < 3,5.
6. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que la celda de seguridad (2) está fabricada con aceros inoxidables austeníticos de endurecimiento por deformación con un límite elástico > 520 MPa, más preferiblemente > 800 MPa.
7. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que la celda de seguridad (2) está fabricada con aceros endurecibles por presión con una resistencia a la tracción > 1.200 MPa, más preferiblemente > 2.200 MPa.
8. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que la zona circundante de la celda de seguridad (2) está diseñada como elementos de absorción de choques que funcionan como un muelle de compresión.
9. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que la zona circundante está hecha con aceros para muelles, más preferiblemente con aceros para muelles inoxidables austeníticos.
10. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos circundantes de la parte inferior de la carrocería y de los componentes del tren de potencia están hechos con aceros inoxidables, más preferiblemente con aceros inoxidables de mayor resistencia al calor y a los ácidos.
11. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que el vehículo es un coche autónomo, un taxi, un autobús o una camioneta, donde los pasajeros y las fuentes de energía están protegidos juntos en una celda de seguridad (2).
12. Coche de turismo para trenes de potencia alternativos según la reivindicación 1, caracterizado por que el vehículo está propulsado por un motor de combustión o un motor de combustión híbrido y sus partes individuales están integradas en la celda de seguridad (2).
ES17195802T 2017-10-10 2017-10-10 Celda de seguridad compartida para coches de turismo Active ES2856974T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17195802.8A EP3470307B1 (en) 2017-10-10 2017-10-10 Shared safety cell for passenger cars

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2856974T3 true ES2856974T3 (es) 2021-09-28

Family

ID=60083119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17195802T Active ES2856974T3 (es) 2017-10-10 2017-10-10 Celda de seguridad compartida para coches de turismo

Country Status (14)

Country Link
US (1) US10926802B2 (es)
EP (1) EP3470307B1 (es)
JP (1) JP7069304B2 (es)
KR (1) KR102560204B1 (es)
CN (1) CN111344219B (es)
CA (1) CA3078715A1 (es)
EA (1) EA039520B9 (es)
ES (1) ES2856974T3 (es)
HU (1) HUE053529T2 (es)
MX (1) MX2020003454A (es)
PL (1) PL3470307T3 (es)
PT (1) PT3470307T (es)
TW (1) TWI779111B (es)
WO (1) WO2019072939A1 (es)

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB486968A (en) 1935-12-16 1938-06-14 Progres Tech Soc D Improvements relating to automobiles
DE683885C (de) 1936-05-28 1939-11-18 Clemens A Voigt Rahmen fuer Kraftfahrzeuge
DE704477C (de) 1937-01-25 1941-03-31 Bela V Barenyi Kraftfahrzeug
DE755321C (de) 1937-12-24 1953-10-19 Daimler Benz Ag Kraftfahrzeug mit einem Mittellaengstraeger
DE767715C (de) 1940-10-12 1953-04-09 Daimler Benz Ag Rahmen, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge
DE742977C (de) 1941-02-23 1944-06-17 Daimler Benz Ag Plattformrahmen fuer Kraftfahrzeuge
DE843503C (de) 1948-10-02 1952-07-10 Bela Barenyi Aus einem Laengs- und Quertraeger bestehender Fahrgestellrahmen
DE973838C (de) 1948-12-07 1960-06-23 Bela Barenyi Rahmen fuer Kraftfahrzeuge
DE947856C (de) 1948-12-07 1956-08-23 Bela Barenyi Rahmen fuer Kraftfahrzeuge
DE885204C (de) 1948-12-08 1955-06-20 Bela Barenyi Rahmen fuer Kraftfahrzeuge mit gebogenen Quertraegern
DE820380C (de) 1948-12-24 1955-11-10 Bela Barenyi Aus zwei oder mehreren Zellen hergestelltes Kraftfahrzeug
DE933372C (de) 1949-01-08 1955-09-22 Bela Barenyi Personenkraftwagen
DE835843C (de) 1949-01-08 1952-04-07 Bela Barenyi In Zellenbauweise hergestelltes Kraftfahrzeug
DE828485C (de) 1949-01-11 1952-01-17 Bela Barenyi Wagenkasten mit Querspant
DE826699C (de) 1949-01-22 1952-01-03 Bela Barenyi Aus zwei oder mehreren Zellen zusammengesetzter Personenkraftwagen
DE885818C (de) 1949-01-26 1955-09-05 Bela Barenyi Kraftfahrzeug mit windschnittiger Umrissform
DE834048C (de) 1949-01-27 1952-03-17 Bela Barenyi Kraftfahrzeug mit unterteiltem Fahrgestell bzw. Aufbau
DE841852C (de) 1949-02-02 1952-06-19 Bela Barenyi Anordnung an Kraftfahrzeugen mit zwei Querwaenden zwischen den Achsen
DE823698C (de) 1949-02-20 1951-12-06 Bela Barenyi Fahrgestell fuer Kraftfahrzeuge
DE810924C (de) 1949-03-11 1955-09-05 Bela Barenyi Nach Zellenbauweise hergestelltes Kraftfahrzeug
DE854157C (de) 1951-01-23 1952-10-30 Daimler Benz Ag Kraftfahrzeug, insbesondere zur Befoerderung von Personen
DE1157935B (de) 1958-03-11 1963-11-21 Daimler Benz Ag Tragwerk eines Kraftfahrzeuges
DE1405866A1 (de) * 1960-08-11 1969-01-23 Daimler Benz Ag Kraftfahrzeug,insbesondere Personenkraftwagen
JPH04297375A (ja) * 1991-01-30 1992-10-21 Mazda Motor Corp 車両のフレ−ム構造
BR7100922U (pt) * 1991-05-10 1993-01-05 Roberto Fernandes Da Fonseca Carro para impactos
JP3173271B2 (ja) * 1994-02-02 2001-06-04 トヨタ自動車株式会社 自動車の車室における乗員の保護構造
DE4433550C2 (de) * 1994-09-06 1998-03-19 Gian Hung Chang Fahrgastzelle für Kraftfahrzeuge mit integrierter Sicherheitsvorrichtung
ZA973413B (en) 1996-04-30 1998-10-21 Autokinetics Inc Modular vehicle frame
DE10357930A1 (de) * 2003-12-11 2005-07-14 Daimlerchrysler Ag Fahrerhaus-Tragstruktur für ein Nutzfahrzeug mit einer Sicherheitszelle
DE10359786A1 (de) 2003-12-19 2005-08-04 Daimlerchrysler Ag Rostfreie Rahmenkonstruktion für Kraftfahrzeuge
US7389860B2 (en) * 2004-03-29 2008-06-24 The Texas A&M University System Energy absorbing device having notches and pre-bent sections
NZ534679A (en) * 2004-08-13 2006-03-31 Michael Smith & Associates Ltd Vehicle safety cell
DE102005029253B4 (de) * 2005-06-23 2009-04-02 Wilhelm Karmann Gmbh Cabriolet mit einem Überrollschutzsystem
US8556009B2 (en) * 2006-12-19 2013-10-15 Bradley Wayne Bartilson Safe, super-efficient, four-wheeled vehicle employing large diameter wheels with continuous-radius tires, with leaning option
DE602007008098D1 (de) * 2007-09-10 2010-09-09 Ford Global Tech Llc Fußgängersicherheitseinrichtung für eine Kraftfahrzeugkarosserie
DE102008057884B4 (de) * 2008-11-18 2019-02-07 Audi Ag Aufbaustruktur für eine Karosserie eines Fahrzeugs
JP2011218979A (ja) 2010-04-09 2011-11-04 Unipres Corp 車体のルーフサイド構造
GB2492757B (en) * 2011-07-07 2015-12-23 David Andrew Gale A vehicle
US20130180788A1 (en) * 2012-01-18 2013-07-18 Bruce Jin Electric Car
JP6070046B2 (ja) 2012-10-16 2017-02-01 トヨタ自動車株式会社 車両用電池搭載構造
JP6175335B2 (ja) 2013-09-30 2017-08-02 株式会社Ｓｕｂａｒｕ 電気駆動機器を備える車両
CN103587487B (zh) * 2013-11-28 2015-06-10 胡达广 安全气囊式防撞汽车
GB2521361B (en) 2013-12-17 2020-03-25 Gordon Murray Design Ltd Vehicle and chassis therefor
DE102014001289B3 (de) * 2014-01-31 2015-05-13 Audi Ag Kraftfahrzeug mit strukturintegrierten Batterieelementen
SG11201702455XA (en) * 2014-09-29 2017-04-27 Matteo Bertezzolo Adjustable chassis for a motor vehicle
JP6354081B2 (ja) * 2014-11-17 2018-07-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 バッテリ保護部材
KR101690235B1 (ko) * 2015-04-29 2016-12-27 (주)캠시스 자동차용 프레임
US10150524B2 (en) * 2017-01-04 2018-12-11 Michael Steward Evans Intelligent POD management and transport
US10443262B2 (en) * 2016-09-09 2019-10-15 Michael Steward Evans Intelligent pod management and transport
US10315598B2 (en) * 2017-03-06 2019-06-11 Qiusheng Gao Safe protection equipment for all vehicles and drivers from both front and rear

Also Published As

Publication number Publication date
TW201922541A (zh) 2019-06-16
TWI779111B (zh) 2022-10-01
JP2020536786A (ja) 2020-12-17
PL3470307T3 (pl) 2021-07-12
EA039520B1 (ru) 2022-02-07
PT3470307T (pt) 2021-03-09
JP7069304B2 (ja) 2022-05-17
KR102560204B1 (ko) 2023-07-26
EA202090651A8 (ru) 2020-09-01
EA039520B9 (ru) 2022-03-17
EP3470307A1 (en) 2019-04-17
US10926802B2 (en) 2021-02-23
US20200385057A1 (en) 2020-12-10
WO2019072939A1 (en) 2019-04-18
CN111344219B (zh) 2022-07-15
EP3470307B1 (en) 2021-01-13
EA202090651A1 (ru) 2020-06-17
CN111344219A (zh) 2020-06-26
MX2020003454A (es) 2020-08-03
KR20200079236A (ko) 2020-07-02
CA3078715A1 (en) 2019-04-18
HUE053529T2 (hu) 2021-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2933823T3 (es) Compartimento de batería de seguridad para vehículos eléctricos con batería
CN207374493U (zh) 横向能量吸收系统
US10071769B2 (en) Front vehicle body reinforcing structure
CN208069806U (zh) 车辆和横向能量吸收系统
US11285796B2 (en) Vehicle body structure and vehicle including the same
CN114867645A (zh) 侧面碰撞防撞击结构
CN109689483B (zh) 用于乘用车的车身
CN112977620A (zh) 前车身加强结构
US10850773B2 (en) Chassis for a motor vehicle
US20210122423A1 (en) Frame structure for an energy storage device including a deformation zone
ES2856974T3 (es) Celda de seguridad compartida para coches de turismo
Jongpradist et al. Improvement of crashworthiness of bus structure under frontal impact
CN218640671U (zh) 用于车辆的结构总成
CN103407499A (zh) 应用于车辆内部的地板加强装置及车身结构
KR20130101892A (ko) 자동차
JP4293144B2 (ja) 車体構造
CN104108360A (zh) 汽车减震器结构
JP2000264203A (ja) 鉄道車両における衝撃吸収構造及び衝撃吸収方法
GB2503095A (en) Double crash box between front bumper and vehicle frame
US11318868B1 (en) Side-impact crash structure for a vehicle seat
de Coo et al. Improved safety for drivers and couriers of coaches
Garcia et al. Analysis of the driver's workplace in coaches related to passive safety
KR100872337B1 (ko) 자동차의 대쉬패널 밀림방지용 보강부재
Chinnadurai et al. Design of Safety System for Sleeper Berth of Heavy Duty Truck Cabin
Wada et al. Toyota ESV Energy Management System and Weight Analysis of a Safety Vehicle