ES2295738T3 - Dispositivo de proteccion en caso de choque lateral para una estructura portante de un vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de protección en caso de choque lateral (1) para una estructura portante de un vehículo, constituido por - una pieza metálica colada (2), que presenta al menos una brida (10), - un recubrimiento (3) y - elementos de unión (4), en particular tornillos y remaches, que unen la pieza colada (2) al nivel de la brida (10) al recubrimiento (3), caracterizado porque - la brida (10) presenta al nivel de la pieza colada (2) aumentos locales del espesor de pared (9) y - los aumentos del espesor de pared (9) están dispuestos en la zona de los elementos de unión (4) para reducir el efecto de entalla de los elementos de unión (4) al nivel de la pieza colada (2) durante un choque lateral (5).
Description
Dispositivo de protección en caso de choque
lateral para una estructura portante de un vehículo.
La invención se refiere a un dispositivo de
protección en caso de choque lateral para una estructura portante
de un vehículo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación
1.
En razón del refuerzo continuo de la legislación
en materia de choque lateral, las exigencias solicitadas a las
estructuras portantes correspondientes de un vehículo, en particular
las columnas centrales, el umbral de puerta, el travesaño y los
elementos nodales, que pueden unir la columna central al umbral de
puerta, aumentan permanentemente. Los conceptos actuales alcanzan
sus límites con relación a la absorción de energía necesaria
durante un choque lateral.
El documento DE 19743225 C2 describe un umbral
de puerta como dispositivo de protección en caso de choque lateral,
que está constituido por dos partes, que forman dos superficies en
forma de brida para conectar las dos partes una a otra. En el
interior del umbral de puerta se encuentra un amortiguador de choque
que absorbe la energía durante un choque lateral para impedir que
el habitáculo sea dañado.
El inconveniente de tal dispositivo de
protección en caso de choque lateral reside en el hecho de que es
preciso utilizar amortiguadores de choques separados para absorber
la energía, que deben ser introducidos además en la estructura del
umbral de puerta con el fin de impedir que el umbral de puerta se
rompa.
El documento DE 4139303 A1 describe un
dispositivo de protección en caso de choque lateral en forma de una
columna central, que se compone de una pieza colada inferior y de
una pieza de chapa superior, que están unidas entre sí por el sesgo
de una cara de brida. La unión se establece por soldadura o colado.
La pieza longitudinal inferior es una pieza colada, que es
insensible al choque lateral. La pieza longitudinal superior es una
pieza de chapa que no está tan afectada por el choque lateral como
la pieza longitudinal inferior.
El inconveniente de tal montaje es que en la
pieza longitudinal inferior, que está formada exclusivamente por
una pieza colada, no hay sitio para disponer otras piezas añadidas,
en particular aparatos de mando o captadores, en la columna. Tal
montaje necesita un gran volumen.
Se conoce del documento EP 1040984 A un
dispositivo de protección en caso de choque lateral genérico.
El objeto de la invención es presentar un
dispositivo de protección en caso de choque lateral que está
configurado de modo que proteja el habitáculo de manera fiable con
un peso bajo y un volumen pequeño.
El problema se resuelve porque el dispositivo de
protección en caso de choque lateral presenta una pieza colada, que
está unida a una tapa de protección por medio de los elementos de
unión. Dado que los elementos de unión están dispuestos en la pieza
colada, la pieza colada presente en la zona de unión aumentos
locales del espesor de pared que reducen el efecto de entalla de
los elementos de unión al nivel de la pieza colada durante un
choque lateral.
La ventaja de la invención reside en el hecho de
que las piezas coladas, que presentan un aumento local del espesor
de pared, pueden estar unidas de manera sólida a una tapa de
protección tanto por medio de los elementos de unión, en particular
tornillos y remaches como con una unión soldada. Esto significa que
tal pieza colada (con aumento local del espesor de pared), a pesar
del debilitamiento de materia condicionado por agujeros destinados
a los elementos de unión para atornillar o remachar con una tapa de
protección, puede ser solicitada tanto como una pieza colada (sin
aumento local del espesor de pared) que no presente agujeros y esté
soldada a una tapa de protección durante el tratamiento ulterior.
Otra ventaja reside en el hecho de que otras piezas añadidas pueden
ser alojadas sin tensión, dicho de otra manera sin solicitación
térmica, o incluso ser reemplazadas por ejemplo en caso de
utilización de tornillos en una cavidad entre la tapa de protección
y la pieza colada. Además, el comportamiento de rotura de las
piezas coladas puede ser previsto con más precisión en los cálculos.
Tales dispositivos de protección en caso de choque lateral son
ligeros, estables y presentan un pequeño volumen en razón de la
cavidad.
Otras evoluciones ventajosas resultan de las
reivindicaciones subordinadas. Por esto, la pieza colada destinada
al dispositivo de protección en caso de choque lateral es de
aluminio, por razones de peso. Pero tales piezas coladas pueden
también ser fabricadas a partir de otros metales ligeros o de acero.
Tales piezas coladas presentan uno o varios aumentos locales del
espesor de pared en la zona de los elementos de unión, convienen
especialmente como elemento de una columna central, de un umbral de
puerta, de un travesaño de asiento o de un elemento nodal para
soportes de carrocería. Tales piezas coladas, atornilladas o
remachadas, permiten fabricar perfiles huecos, que son reforzados y
dispuestos en lugares adecuados para resistir a un choque lateral de
manera que se pueda evitar un daño del habitáculo. Por otra parte,
forman una cavidad, en la cual otras piezas añadidas pueden ser
alojadas.
El ejemplo de realización siguiente debe ser
descrito con más detalle con la ayuda de las figuras 1 a 3.
Se puede ver que:
la figura 1 presenta un dispositivo de
protección en caso de choque lateral dotado de una pieza colada, que
presenta aumentos locales del espesor de pared.
La figura 2 presenta un dispositivo de
protección en caso de choque lateral en la zona de un elemento de
unión.
La figura 3 presenta un diagrama comparativo
entre un dispositivo de protección en caso de choque lateral dotado
de una pieza colada sin aumento local del espesor de pared y con
aumento local del espesor de pared.
La figura 1 muestra un dispositivo de protección
en caso de choque lateral 1 que puede ser integrado en una
estructura portante de un vehículo. Tal dispositivo de protección en
caso de choque lateral 1 puede formar parte de un umbral de puerta,
de una columna central, de un travesaño, en particular de un
travesaño de asiento o de un elemento nodal, al nivel del cual se
reúnen varios soportes. El dispositivo de protección en caso de
choque lateral 1 se compone de una pieza metálica colada 2, que es
de aluminio en el ejemplo de la realización. Otros elementos
constitutivos del dispositivo de protección en caso de choque
lateral 1 son la tapa de protección metálica 3, que está unida a la
pieza colada 2. En el caso de la tapa de protección 3, se trata
preferentemente de una pieza de chapa metálica, pero pueden
utilizarse otros materiales u otra pieza colada. La unión se
establece por medio de elementos de unión 4. Por lo que respecta a
los elementos de unión 4, se trata, por ejemplo, de remaches y de
tornillos. Los elementos de unión pueden por ejemplo penetrar
completamente en la pared de la pieza colada o no entrar, como
variante, más que en una zona de pared, por ejemplo, cuando la pared
de la pieza colada sirve de fijación. En el ejemplo e realización,
dos bridas 10, que reposan sobre la tapa de protección metálica 3,
están realizadas al nivel de la pieza colada 2. La unión se efectúa
igualmente al nivel de las bridas 10 por medio de elementos de
unión 4. En la zona de los elementos de unión 4, la brida 10 de la
pieza colada 2 presenta un espesor de pared más importante. La razón
del aumento local del espesor de pared 9 reside en el hecho de que
en el caso de la unión de piezas coladas 2 a otros elementos de
construcción 3 por medio, por ejemplo, de remaches o de tornillos
autorroscantes 4, pueden aparecer picos de tensiones localmente
elevados en la zona de estos remaches y tornillos 4 en caso de
solicitación, cuando las dos piezas unidas 2, 3 son solicitadas a
tracción o empuje. Estas solicitaciones de tracción 6 conducen a
menudo a la rotura de las piezas coladas 2, aunque el límite de
solicitación propiamente dicho de los elementos de construcción no
se haya alcanzado aún. El agujero en la pieza colada 2 en el cual
está dispuesto el elemento de unión 4 conduce a un debilitamiento
de materia en esta zona.
Aumentando localmente el espesor de pared 9 al
nivel de la pieza colada, el dispositivo de protección en caso de
choque lateral 1 resulta ser particularmente estable en caso de
choque lateral 5, que actúa lateralmente sobre la pieza colada 2.
Si la pieza colada 2 fuese el único dispositivo de protección en
caso de choque lateral 1, se plegaría durante un choque lateral 5
al nivel de la zona de impacto, si bien el volumen del habitáculo
se reduciría de manera significativa. La tapa de protección 3 impide
esto, sabiendo que el recubrimiento 3 sirve no solamente para
cubrir principalmente la cavidad, sino que deforma la pieza colada
2. La tapa de protección 3 no puede impedir de manera fiable la
rotura por plegado de la pieza colada 2 más que si la unión entre la
pieza colada 2 y la tapa de protección 3 resiste de manera fiable
el choque lateral. Para evitar una separación de la pieza colada 2
y de la tapa de protección 3, es preciso garantizar por una parte
que la unión y/o los elementos de unión 4 resistan a las fuerzas
que actúan sobre ellos durante un choque lateral 5. Pero es
igualmente importante que la pieza colada 2 y/o la tapa de
protección 3 no puedan separarse de la unión. Esto puede ser
provocado por una disminución de materia en la pieza colada,
condicionada por el agujero, en el cual está dispuesto el elemento
de unión 4. Para actuar contra el debilitamiento de materia en la
zona del elementos de unión 4, se aumenta el espesor de la pared en
esta zona, dicho de otra manera, un refuerzo de materia condicionado
por el aumento local del espesor de pared, que actúa contra el
debilitamiento, se encuentra igualmente en la zona del
debilitamiento de materia condicionado por el agujero destinado al
elemento de unión. Esto significa que durante un choque lateral 5 y
así en caso de solicitación del punto de unión entre el elemento de
unión 4 y la pieza colada 2, el efecto de entalla de los elementos
de unión 4 puede ser reducido enormemente, puesto que las fuerzas
se reparten en una mayor superficie. La pieza colada no puede ser
rajada ni rota en la zona de los elementos de unión 4. Esto
significa que la pieza colada 2 permanece al nivel del elemento de
unión 4 por correspondencia de forma y que una separación de la
pieza colada 2 no es posible. Si se aumenta el espesor de pared en
la zona de los puntos de unión, una pieza colada 2 unida a otros
elementos de construcción 3 puede absorber cargas tan importantes
como una pieza colada soldada y/o colada. Además, el comportamiento
de rotura de las piezas coladas 2 puede ser previsto con más
precisión en el cálculo.
La figura 2 muestra un detalle de un dispositivo
de protección en caso de choque lateral 1 de la figura 1 en la zona
del punto de unión. Con esto, la brida 10 de la pieza colada 2
forma, al nivel de su cara inferior, la superficie de apoyo, que
está en relación con la tapa de protección 3. En esta figura, le
elemento de unión 4, que une la pieza colada 2 a la tapa de
protección 3, se encuentra en el medio de la zona de brida 10
representada, sabiendo que la pieza colada 2 presenta un aumento
local del espesor de pared 9 en la proximidad cercana al elemento
de unión 4. El paso entre el espesor de pared regular y el aumento
máximo del espesor de pared en la zona del elemento de unión 4
puede ser tanto continuo, como se representa, como neto. El aumento
del espesor de pared 9 impide que el agujero en el cual está
dispuesto el elemento de unión 4 en la pieza colada 2 sea rajado
lateralmente, cuando aparecen tensiones en la pieza colada 2 en
razón del choque lateral 5.
La figura 3 muestra la curva de tensión en una
disposición de acuerdo con la figura 2 con y sin aumento del
espesor de pared. En la parte inferior de la figura 3, la
disposición respectiva, a la cual se refiere el diagrama anterior,
está representada de manera esquemática. Abajo, a al izquierda, se
ve una pieza colada 2, que no presenta aumento local de espesor de
pared y que está fijada al nivel de una tapa de protección 3 por el
sesgo de un elemento de unión 4. El diagrama de tensión
correspondiente que se encuentra representado arriba representa la
curva de tensión 7 en la pieza colada 2 de tal disposición. Mediante
esto, la tensión máxima está representada por la línea de trazos
discontinuos 8, que cuando se sobrepasa, puede conducir a la rotura
de la pieza de construcción 2. Como se puede ver en el diagrama
izquierdo, esta tensión máxima soportable de la pieza colada 2 en
la zona del agujero, en el cual se encuentra el elemento de unión 4,
es sobrepasada. En la zona exterior, la curva de tensión 7 se
encuentra bajo este límite, si bien no puede ocurrir ningún daño de
la pieza colada 2 más que en la zona contigua al elemento de unión
4. Con el fin de evitar de manera fiable una rotura de la pieza
colada 2, habría que aumentar el espesor de materia del conjunto de
la pieza colada 2 en el caso de un espesor de pared constante, es
por lo que sería necesario estar preparado para aceptar un peso más
importante y un volumen mayor de la pieza de construcción. El
diagrama adyacente, que representa la curva de tensión 7 con
aumento del espesor de pared en la zona del elemento de unión 4,
pone en evidencia que los picos de tensión podrían estar situados
más abajo a través del aumento del espesor de pared en la zona del
agujero al nivel del cual está dispuesto el elemento de unión 4, de
manera que se sitúen por debajo de la tensión máxima soportable 8
de la pieza colada 2. Mediante una conformación correspondiente del
aumento del espesor de pared, se puede producir una curva de
tensión 7 casi continua, que garantice que la tensión máxima 8
admisible no se sobrepasa nunca.
Claims (6)
1. Dispositivo de protección en caso de choque
lateral (1) para una estructura portante de un vehículo, constituido
por
- una pieza metálica colada (2), que presenta al
menos una brida (10),
- un recubrimiento (3) y
- elementos de unión (4), en particular
tornillos y remaches, que unen la pieza colada (2) al nivel de la
brida (10) al recubrimiento (3), caracterizado porque
- la brida (10) presenta al nivel de la pieza
colada (2) aumentos locales del espesor de pared (9) y
- los aumentos del espesor de pared (9) están
dispuestos en la zona de los elementos de unión (4) para reducir el
efecto de entalla de los elementos de unión (4) al nivel de la pieza
colada (2) durante un choque lateral (5).
2. Dispositivo de protección en caso de choque
lateral (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
porque la pieza colada (2) es de aluminio.
3. Dispositivo de protección en caso de choque
lateral (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
porque la pieza colada (2) forma parte de la columna central.
4. Dispositivo de protección en caso de choque
lateral (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
porque la pieza colada (2) forma parte del umbral.
5. Dispositivo de protección en caso de choque
lateral (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
porque la pieza colada (2) forma parte de un travesaño de
asiento.
6. Dispositivo de protección en caso de choque
lateral (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado
porque la pieza colada (2) forma parte de un elemento nodal, al
nivel del cual se encuentran diferentes soportes de carrocería.
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