PT92311B

PT92311B - Elemento construtivo para a absorcao de energia

Info

Publication number: PT92311B
Application number: PT92311A
Authority: PT
Inventors: Klaus Drefahl
Original assignee: Kolbenschmidt Ag
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1989-11-14
Publication date: 1995-09-12
Also published as: EP0369520A2; EP0369520B1; DE58909029D1; ES2070169T3; JPH02186141A; EP0369520A3; DE3838595A1; US5040646A; BR8905793A; PT92311A; KR900007679A; MX172191B; TR24808A; KR900007660A

Description

KOLBENSCHMIDT AKTIENGESELLSCHAFT

ELEMENTO CONSTRUTIVO PARA A ABSORÇÃO DE ENERGIA

A presente invenção diz respeito a um elemento construtivo para a absorção de energia.

A segurança passiva dos ocupantes de veículos motorizados ganhou actualmente em geral grande atenção, por exemplo por meio de habitáculos para os passageiros de estrutura rígida, zonas de amolgamento de partes da carroçaria deformáveis, com elevada capacidade de absorção da energia de choque, à frente e atrás do habitáculo dos passageiros, bem como elementos de protecção contra os choques no volante da direcção de veículos motorizados. A capacidade de carga física do corpo humano pela travagem abrupta do veículo, em caso de colisão, tem determinados limites. Assim, ao construtor põe-se a exigência de que, nas partes do corpo constituídas pela cabeça, o tórax e a bacia, devem verificar-se ao longo de um intervalo de tempo não superior a 3 milissegundos para desacelerações de travagem máximas de 80 x g para a cabeça e de 60 x g para o tórax e para a bacia. Como a duração total da colisão de um veículo é no entanto de cerca de 90 milissegundos, o construtor de veículos tem, para um retardamento suficiente do movimento rotativo para a frente do corpo superior da direcção do veículo por utili2

zação de elementos construtivos deformáveis, de ter atenção à necessidade de obter um trajecto o maior possível no interior do veículo motorizado. Para isso, desenvolveram-se elementos construtivos deformáveis de material de alumínio em ninho de abelha, de espuma de alumínio, de esponja metálica, por exemplo à base de alumínio, de zinco, de magnésio, de níquel, de cobre, de chumbo ou das suas ligas (DE-A-2O49 918). Embora seja própria destes elementos construtivos uma subida brusca da extensão de deformação após o aparecimento de uma carga de compressão do tipo de choque, e em seguida um andamento aproximadamente horizontal da curva de deformação, havendo portanto uma capacidade de absorção de energia útil, tais elementos construtivos não satisfazem ao ensaio porque não foi possível uma reprodutibilidade exacta da curva da extensão de deformação em função da fbrça de compressão de deforma ção, a qual tem, no caso ideal, a forma de um trapézio definido sob a curva força-trajecto.

Para, no caso de uma colisão, retardar o movimento para a frente, em especial da cabeça e do tórax do condutor do veículo, após o choque, para o volante da direcção, previram-se nos raios do volante da direcção pontos de bobragem pré-determinada e no meio do volante da direcção, sobre o cubo do mesmo, um corpo de deformação feito de espuma de material plástico deformável plásticamente. Porém, estes elementos não se orientam para a obtenção de um comprimento da extensão de deformação suficiente para as exigências de uma carga de compressão do género de choque.

Na realidade, quando do choque verifica-se no volante da direcção primeiro uma deformação plástica a que se segue no

- 3 entanto, com o forte aumento da resistência à deformação, uma deformação elástica.

objecto da presente invenção consiste em proporcionar um elemento construtivo para a absorção de ener gia por deformação não elástica, cuja curva característica do trajecto em função da força de compressão tenha a forma de um trapézio ideal, muito aproximada e reprodutível.

Este problema resolve-se por meio de uma barra metálica rectilínea, comprida relativamente às suas dimensões transversais, prismática, susceptível de se dobrar sob a acção de uma carga de compressão que actua axialmente no sentido do eixo do momento de inércia principal maior, de maneira não elástica, com um denteado rectilineo colocado em pelo menos uma das faces mais largas perpendiculares ao eixo do momento de inércia principal maior e orientado transversalmente em relação à direcção longitudinal.

No caso de uma carga de compressão axial, verifica-se uma dobragem da barra metálica com pequenas dobras sinusoidais, mas quaisquer, na zona do seu comprimento de dobragem livre, aumentando a deformação inicialmente de maneira comparativamente rápida e mantendo-se durante o tempo restante com um andamento substancialmente horizontal, visto que os dentes do denteado rectilineo na zona do comprimento de dobragem livre, começando no máximo da dobragem, se apoiam progressivamente uns nos outros para ambos os lados.

sentido da dobragem, que se verifica na direcção do eixo do momento de inércia principal maior, pode ser determinado de antemão, colocando, de acordo com uma

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Cz i outra característica da presente invenção, o denteado rectilíneo na face mais larga da barra metálica oposta â direcção de dobragem desejada, de preferência na zona do seu comprimento de dobragem livre.

Pode conseguir-se uma absorção óptica da energia se se colocar o denteado rectilíneo na face mais larga da barra metálica oposta ao sentido da dobragem prê-determinado na zona do comprimento de dobragem livre e nas zonas entre os pontos de fixação da barra metálica e os pontos de inflexão da dobragem na face mais larga voltada no sentido da dobragem desejado.

Em geral o denteado rectilíneo estende-se por toda a face mais larga da barra metálica.

Para aumentar a carga de compressão da barra metálica há a possibilidade de prever um denteado rectilíneo colocado a partir dos lados mais estreitos paralelos ao plano que contêm os eixos dos dois momentos de inércia principais, que se estende apenas por menos de 50%, de preferência de 20 a 40%, dos lados mais largos.

No quadro da estrutura especial da presente invenção estão dispostos, como um pente, num ou nos dois lados mais estreitos da barra metálica e formando uma sô peça com a mesma, dentes, dobrados sobre os lados mais largos, formando o denteado rectilíneo.

Existe também a possibilidade de, para a formação do denteado rectilíneo, se dobrar os dentes para cima de tal modo que formem um ângulo de 90° com os lados mais largos da barra metálica.

Numa outra forma de realização da barra me- 5 ί

tálica, os dentes do denteado rectilíneo da barra metálica têm um perfil de envolvente, de ciclóide, de arco de circunferência ou de um U, com os flancos dos dentes verticais ou inclinados.

A utilização da barra metálica com a configuração segundo a presente invenção é apropriada em especial para o suporte de pára-choques de veículos automóveis, bem como para a disposição nas zonas de amolgamento à frente e atrás do habitáculo dos passageiros, bem como para a montagem dos raios dos volantes de direcção de veículos motorizados.

A barra metálica segundo a presente invenção está representada, a título de exemplo, nos desenhos anexos e descreve-se a seguir com mais pormenor.

Na barra metálica (1), representada numa vista lateral na fig. 1 no sentido do eixo do momento de inércia principal maior, feita de aço do tipo St37 e que, na fig. 2, está ilustrada vista no sentido de uma das faces mais estreitas, os lados mais largos estão dotados, entre os seus pontos de fixação ( 3) compietamente com um denteado rectilíneo (4), com dentes rectangulares. A fig. 3 mostra, numa vista no sentido dos lados mais estreitos da barra metálica (1), a deformação do elemento de construção por dobragem após a actuação de uma carga de compressão de choque.

Na fig. 4 está representada uma vista lateral, no sentido do eixo do momento de inércia principal maior da barra metálica (5) que, na fig. 5, está representada vista no sentido dos lados mais estreitos, feita de aço do tipo St60. Na zona do comprimento de dobragem livre (6) do elemen-

to de montagem está disposto na face mais larga oposta ao sentido de dobragem um denteado rectilíneo (7) com dentes rectangulares. Ma zona entre os pontos de fixação (8) da barra metálica (5) e os pontos de inflexão (9) da dobragem estende-se o denteado rectilíneo (7) na face mais larga disposta no sentido da dobragem. Na fig. 6 está representada a barra metálica (5) dobrada após uma carga de compressão de choque.

A fig. 7 mostra uma vista em perspectiva de uma parte de uma barra metálica (10), na qual o denteado rectilíneo ê formado por dentes (11), colocados como um pente nas duas faces mais estreitas e dobradas sobre uma das faces mais largas.

Ma fig. 8 representa-se uma vista em perspectiva de uma parte de uma barra metálica (12) em cujas faces mais estreitas os dentes (13) que formam o denteado rectilíneo, colocados como um pente nas suas faces mais estreitas, são dobrados de tal modo que formam um ângulo de 90° com uma das faces mais largas.

A característica força-deformação da barra metálica segundo a presente invenção (1, 5, 10, 12) foi avaliada em vários ensaios. Para as pequenas deformações estabelece-se primeiramente uma força de compressão de deformação relativamente elevada. Depois de se atingir o valor da força de presso-flexão de Euler, esta força de compressão mantém-se mais ou menos constante durante una deformação comparativamente grande, como mostra a curva característica reproduzida na fig. 9. Portanto, a barra metálica aproxima-se muito da capacidade ideal de absorção de energia.

Claims

REIVIN DICAÇÕES

1. - Elemento construtivo para a absorção de energia, caracterizado por compreender uma barra metálica (1,5,10,12) pris mãtica, rectilínea e comprida em relação às suas dimensões transversais, susceptivel de flectir de maneira não elástica sob a acção de uma carga de compressão actuando axialmente na direcção do eixo do momento de inércia principal maior, com dentes rectilí neos (4,7,11,13) colocados em pelo menos um dos lados maiores perpendiculares ao eixo do momento de inércia principal maior, estendendo-se perpendicularmente à direcção longitudinal.
2. - Elemento construtivo de acordo com a reivindicaçã 1, caracterizado por os dentes rectilíneos (7,11,13) serem coloca dos no lado maior da barra metálica (5,10,12) oposto ã direcção de flexão desejada.
3.- Elemento construtivo de acordo com as reivindica-8- çoes 1 ou 2, caracterizado por os dentes rectilíneos (7) serem colocados na zona do comprimento de flexão livre (6) da barra metálica (5).
4. - Elemento construtivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os dentes rectilíneos (7) serem colocados nas zonas entre os elementos de fixação (8) da barra metálica (5) e os pontos de inflexão (9) da flexão, no lado maior voltado no sentido da flexão desejada.
5. - Elemento construtivo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os dentes (4,7) se estenderem por todo o lado maior da barra metálica (1,5).
6.- Elemento construtivo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os dentes rectilíneos colocados a partir dos lados menores da barra metálica, paralelos ao plano que contém os eixos dos momentos de inércia principais maior e menor se estenderem em cada caso por menos de 50 %, de preferência de 20 a 40 %, dos lados maiores.
7.- Elemento construtivo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1 a 6, caracterizado por os dentes rectilíneos estarem colocados num ou nos dois lados menores da barra metálica (10), ligados a esta última formando uma só peça, sob a forma de

-9/ uma espécie de pente, e serem dentes (11) dobrados sobre os lados maiores.
8. - Elemento construtivo de acordo com uma ou várias reivindicações 1 a 6, caracterizado por os dentes rectilíneos estarem colocados num ou nos dois lados menores da barra metálica (12), ligados a esta última formando uma só peça, sob a forma de uma espécie de pente, e serem dentes (13) que formam um ângulo de 90° com o lado maior.
9. - Elemento construtivo de acordo com uma ou várias reivindicações 1 a 8, caracterizado por os dentes rectilíneos da barra metálica terem um perfil en forma de evolvente, de cicloide, de arco de circunferência ou de um U, com os flancos dos dentes perpendiculares ou oblíquos.
10. - Elemento construtivo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por ser utilizado como suporte para os pára-choques de veículos automóveis.
11. - Elemento construtivo de acordo com uma ou várias das reivindicações 1 a 9, caracterizado por ser utilizado nas zonas susceptiveis de se amolgarem, ã frente e atrás do espaço dos passageiros, de veículos automóveis.
12.-10-

12.- Elemento construtivo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por ser usado raios das rodas e para os volantes de direcção, ou várias para os