Estructuras Unidad 2 Seguridad Pasiva

Seguridad Pasiva
U2
1. INTRODUCCIÓN
- Para poder circular con seguridad es esencial ver y ser visto.
- Es importante que el conductor se encuentre cómodo dentro del vehículo y no
tenga que estar pendiente de los mandos.
TIPOS DE SEGURIDAD:
- S. pasiva: Una vez ocurrido el accidente, son aquellas medidas que minimizan los
efectos del impacto. Los materiales escogidos, la forma y el diseño funcional exterior
del vehículo, pueden contribuir de forma considerable a aumentar la seguridad pasiva.
- S. activa: Son aquellos sistemas que contribuyen a evitar accidentes.
- S. preventiva: Son las medidas que reducen las condiciones de peligro.
- S. de ayuda a la conducción: Sistemas que ayudan al conductor mejorando las
condiciones de circulación.
- S. de uso: Medidas de reducción de posibilidades de robo.
*A través de estudios estadísticos en cuanto accidente se saben las consideraciones:
- Los choques frontales son un 64% sobre el total.
- Los choque laterales son un 20%.
- Los choques posteriores son irrelevantes en %.
- El resto de accidentes más significativos son por vuelco y por incendio por el
accidente.
Actividad: Ejercita la mente....
- En la figura 2.4 ¿Cual crees que
es la utilidad de:
a) nº 8
b) nº 12
c) nº 13
Las medidas en materia de s. pasiva son:
1- Elementos y dispositivos de seguridad como:
- Parabrisas laminados.
- Columna de dirección colapsable.
- La estructura de los pedales.
- El material de fabricación del volante
2- Configuración del habitáculo:
- Sin aristas.
- Con tableros redondeados.
- Los revestimientos interiores deben cumplir las normas internacionales en
materia de inflamabilidad. ( no llama, sólo humo fuerte y denso)
3- Sistemas de retención:
- Reposacabezas.
- Cinturones de seguridad.
- Airbag.
Actividad
Ejercitando la mente……
Es verdadero o falso:
“ En el caso de colisión frontal el cuerpo del pasajero se proyectará en sentido de la
marcha a una velocidad inversamente proporcional a su masa”
4- Concepción de la estructura:
- Una Célula de habitabilidad lo más rígida posible.
- La parte delantera y trasera deformable de forma programada.
* Para su estudio, el conjunto de medidas a nivel de S. pasiva pueden dividirse en
dos grandes conjuntos:
- PLAN DE SEGURIDAD PASIVA DE LA CARROCERÍA AUTOPORTANTE.
- DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD PASIVA.
2.1. PLAN DE SEGURIDAD PASIVA DE LA CARROCERÍA AUTOPORTANTE
El plan de s. pasiva presta especial atención a varios aspectos fundamentales:
- Características constructivas.
- La deformación programada.
- Comportamiento de la estructura delantera.
- Comportamiento de la estructura trasera.
- Las protecciones laterales.
- Las protecciones antivuelco.
- Los paragolpes absorbentes.
- La anti- intrusión de la mecánica.
- El habitáculo.
- Aplicación de refuerzos en la parte inferior delantera inferior del vehículo, es la
zona donde se anclan los subchasis portadores de las
suspensiones, tirantes,
diferenciales y árboles de transmisión.
* Los fabricantes suelen incorporar refuerzos puntuales localizados en los
diferentes puntos de la estructura:
- Los arcos y las puertas laterales, los montantes centrales y los montantes del
techo, para aumentar la seguridad del habitáculo en caso de vuelco.
- Refuerzo de los puntos de anclaje de los asientos y cinturones de seguridad.
- El travesaño delantero se fabrica de diferentes materiales y de diferentes
secciones.
- El subchasis delantero. Para atenuar los efectos de un impacto frontal.
- Paragolpes delantero. Se pone una pieza anticolisión debajo del panel exterior
del paragolpes.
- Paragolpes trasero. También en este caso el sistema de paragolpes consta de
dos elementos de deformación unidos a un travesaño se acero.
2.1.2. La deformación programada.
- Consigue
absorber una gran cantidad de energía generada en un choque,
sacrificando todos los componentes de la carrocería perimetrales al habitáculo.
- Las piezas que normalmente tienen programada su deformación suelen ser
elementos estructurales que configuran las zonas resistentes.
* Entre los componentes más importantes se encuentran:
- Largueros delanteros inferiores: Son dos vigas paralelas que parten del
travesaño delantero. El larguero se repliega arrugándose sobre sí mismo.
- Largueros delanteros superiores: Se encuentran por encima del pase de rueda.
Sirven de sustentación de las aletas delanteras. Se apoyan sobre los refuerzos de los
montantes delanteros de tal forma que el larguero se comprime sobre si mismo
absorbiendo la energía al hacer presión sobre la base de apoyo de dichos montantes.
- Travesaño delantero: es el elemento de unión de los largueros delanteros y suele
ser rígido. Misión: repartir las cargas para que la deformación sea uniforme en toda la
estructura.
- Pilares: Refuerzan lateralmente la estructura y forma el arco del habitáculo
junto con los largueros del techo.
- Largueros traseros: Absorben la energía de impactos traseros. Mantienen el
depósito intacto.
- Largueros laterales inferiores:
- Son de gran tamaño. Aportan rigidez.
- Llevan chapas multiespesor.
- Bajos de las puertas están los estribos, son refuerzos para mantener la
integridad del habitáculo.
- Vigueta transversal: (del panel de instrumentos)
- Da rigidez al habitáculo.
- Sustenta al parabrisas y a los airbags delanteros.
- Travesaño del techo:
- Asegura el espacio de seguridad en caso de vuelco.
- Barras laterales:
- Evitan o minimizan las consecuencias de los golpes laterales.
- A veces son sustituidas por estructuras de puertas reforzadas.
2.1.3. Comportamiento de la estructura delantera.
- Los largueros delanteros se doblan de forma preestablecida.
- Los largueros delanteros al unirse por uno o dos travesaños delanteros, estos
tienen la misión de distribuir la energía del choque a todo el frontal cuando el impacto
se produce es offset.
* Soluciones para conseguir un comportamiento deseado en la parte frontal en
caso de impacto:
1- Largueros delanteros en Horquilla que distribuyen la acción de choque de forma
proporcional a los componentes sustentadores del habitáculo ( suelo, estribos ). La
horquilla ayuda a mantener la integridad del vehículo y a mantener operativas las
puertas tras el impacto.
2- Con un diseño adecuado de la traviesa inferior, largueros y subchasis se consigue
en los choque frontales offset, que el piso del lado opuesto al choque absorba también
energía
3- Los refuerzos en los largueros y en los montantes laterales conectados por un
travesaño hueco situado debajo del parabrisas dan rigidez al habitáculo.
4- Con el uso de refuerzos debajo del piso y en el soporte de la palanca de cambios,
se aumenta la rigidez.
5- Una geometría y ubicación de los anclajes del motor consiguen que en un choque,
se descargue la fuerza sobre el armazón delantero no en el habitáculo.
6- Una forma piramidal o cónica de los largueros, consigue que absorban la energía
de forma progresiva ( autoembutición ).
7- El uso de largueros octogonales, se deforman según el principio de “plegado de
abolladuras”.
8- Hay elementos de la estructura ( largueros, traviesas y refuerzos de pases de
rueda ) que poseen puntos fusibles ( se ponen en el proceso de estampación ) como
acanaladuras longitudinales, taladros, muescas y pliegues para conseguir un control de
la deformación.
9- En los capós, los refuerzos tienen puntos fusibles, que tras la colisión hacen que
se doblen por la parte media evitando que se incrusten. Las bisagras llevan un sistema
de autorretención, un gancho para que no se separen.
2.1.4. Comportamiento de la estructura trasera.
* Tras el choque:
1-Deformación de los largueros traseros.
2-Deformación de los anillos de seguridad central y superior cerrados por la
cintura de las puertas.
3-Pilares reforzados C (traseros).
4-Deformación de la base del piso por la zona de pliegues.
* En el caso de choque trasero, para aumentar la seguridad:
1- Los perfiles cerrados (cajón) con chapa de mayor espesor, en vez de perfiles
abiertos.
2- Reforzar fijaciones entre el travesaño trasero y los montantes.
3- Se refuerzan armazones de los laterales y pases de rueda.
4- La rueda de repuesto en el centro (bajo el piso del maletero)
Actividad
Ejercitando la mente……..
¿Cuál es la misión de que la rueda de repuesto vaya en el centro del maletero (bajo
el piso)?
5- El depósito del combustible los más alejado del parachoques.
6- La bisagra de la tapa del maletero no debe meterse en el habitáculo.
7- Los largueros traseros se unen por un travesaño rígido a la flexión, para
distribuir mejor las fuerzas.
2.1.5. Protecciones laterales
* Soluciones para conseguir una protección en la parte lateral en caso de
impacto:
1- Reforzar y aumentar dimensiones de los largueros bajo puertas.
2- Con un alto nivel de rigidez transversal del montante delantero.
3- Reforzar los montantes centrales. Consiguiendo rigidez el reparto de la
energía es mejor en el travesaño del techo y traviesa del piso.
4- Travesaños de elevada resistencia debajo de los asientos.
5- Reforzar la célula de ocupantes con traviesas rígidas, para que el lado
contrario también absorba energía.
6- Armazones de asientos que soporten presiones laterales.
7- Uso de tapizados interiores de puertas con absorción de energía.
2.1.6. Protecciones antivuelco
- Soluciones para garantizar la integridad del habitáculo:
1-Empleo de materiales de alta resistencia que forman anillos indeformables.
2- Mejorando la resistencia del habitáculo reforzando los montantes A,B yC.
3- Uso de travesaños estructurales huecos de unión con los laterales de la
parte superior del parabrisas y maletero.
4- Combinando ciertas piezas de chapa entre si, tal que hagan de contra
apoyo mutuo.
5- Poner un nº ý disposición adecuada de taladros de montaje en los
largueros del techo.
6- Uso de uniones pegadas en el parabrisas delantero y luneta trasera, para
dar rigidez y estabilidad.
7- En vehículos descapotables, el uso de arcos de seguridad escamoteables
son de accionamiento manual o eléctrico.
2.1.7. Paragolpes absorbentes
- Son de plástico de gran ligereza con relleno de material espumoso.
- Con este tipo de material se consigue:
1- Reducir el peso total del vehículo.
2- Limitar daños materiales en golpes pequeños.
3- Diseños más atractivos y armónicos en al estética del vehículo.
2.1.8. Anti- intrusión de la mecánica
- El motor y la caja de cambios se ubican de forma que en vez de adentrarse en
el vehículo se deslizan por la parte inferior del mismo.
- Se necesita un diseño de los largueros para que se desvíen hacia abajo,
arrastrando así al conjunto mecánico a la parte inferior.
- Cuando los órganos mecánicos son soportados por subchasis, se dispone de una
unión atornillada, tal que si hay impacto se desengancha, y así el conjunto se
desliza hacia abajo.
* El sistema “Proconten” :
* Al desplazarse el motor hacia atrás, se activa un
sistema de tracción por cable mediante el cual se
retrae el volante y se tensan los cinturones
delanteros.
2.1.9. El habitáculo
* Medidas de seguridad:
1- Concepción estructural que permita un amplio margen de supervivencia.
2- Equipamiento de los sistemas apropiados para la sujeción de los ocupantes.
3- Funcionalidad plena, después del accidente.
4- Protección contra incendios.
5- Sistema de fijación de parabrisas.
6- Anti intrusión de piezas por la luna trasera y parabrisas.
7- Desplazamiento de los pedales.
8- Amortiguación del impacto en los pies.
9- Desplazamiento de la posición del volante.
10- Configuración óptima del volante.
11- Interiores acolchados
12- Uso de lunas laminadas
2.2. REFUERZOS ESTRUCTURALES
2.2.1 Resistencia a las colisiones frontales
2.2.2 Resistencia a las colisiones laterales
2.2.3 Estructura de las puertas
2.2.4 Estructura del techo
2.2.5 Resistencia a las colisiones traseras
2.3. DISPOSTIVOS DE S. PASIVA
- AIRBAG.
- CINTURONES DE SEGURIDAD.
- COLUMNA DE DIRECCIÓN COLAPSABLE.
- VOLANTE DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA.
- PEDALES.
- TABLERO DE INSTRUMENTOS.
- ASIENTOS.
- REPOSACABEZAS.
- OTROS DISPOSITIVOS
2.3.1 AIRBAG (SRS=sistema de retención suplementario)
* Existen diferentes tipos de airbags:
- De conductor
- De acompañante
- Laterales.
- De techo.
- De rodilla.
* Los dos primeros no se activan en vuelcos, golpes laterales y en golpes
traseros.
* ¿ En función de qué factores se activa el airbag?
1- De la magnitud de la colisión.
2- Posición del conductor.
3- Ocupación del asiento del acompañante.
4- Colocación del cinturón de seguridad.
La información se transmite a través de unos sensores.
* ¿ A qué llamamos airbag inteligente?
- Físicamente es como un airbag convencional.
- Impide la salida del airbag cuando el ocupante está muy cerca del panel.
- No funciona si el asiento está vacío, hay una silla de bebé o no está el
cinturón de seguridad abrochado.
- Los efectos del airbag resultan perjudiciales para un peso menor de 50 Kg y
una estatura menor de 1,60m.
- Los airbag laterales protegen la caja torácica y la cabeza de los ocupantes.
Se despliegan en un tiempo muy rápido ( 30 mseg).
- El airbag de techo es una cortina que se oculta bajo el forro del techo este
se despliega en 25 mseg.
- Existe una nueva generación de airbag frontal trasero. Se hincha a través de
un generador de gas en el piso.
- Existe también el airbag de cortina para luneta posterior.
- También se están desarrollando airbags para moto.
* ¿ Qué es un airbag adaptativo?
. Se compone de un generador de presión con dos niveles destinado a hinchar
la bolsa con volumen variable. Según la colisión.
. Tiene una salida de aire pilotado destinada a controlar la presión nominal y
a regular el caudal de gases.
2.3.2. Cinturones de seguridad.
Finalidades:
1- Evitar el contacto físico del usuario con los elementos del vehículo.
2- Procurar que los pasajeros participen de la deceleración del vehículo lo
antes posible.
3- Conseguir una disipación de la energía que llega al ocupante durante el
choque lo más lenta y uniforme posible.
* En una colisión aparecen unas serie de fuerzas:
- F. estáticas: Son el peso de la carga y ocupantes.
- F. dinámicas: Debidas a aceleraciones y deceleraciones.
- F. aerodinámicas: Son el rozamiento del aire.
* La deceleración determina la gravedad del accidente.
Hoy en día se ha generalizado el cinturón con tres puntos de anclaje en
combinación con un dispositivo automático de enrrollamiento (cinturón automático)
- Posee un trinquete de parada que bloquea el mecanismo de enrrollamiento al
acelerar de forma brusca, o al ir por curvas.
- Junto al cinturón cabe resaltar el diseño en forma de cuña del asiento para
evitar el efecto submarining ( no deslizarse por la parte inferior del cinturón).
* Los cinturones con pretensor evitan que en caso de colisión el ocupante salga
impulsado hacia delante.
- El tensor se puede activar de dos maneras:
- De forma mecánica.
- De forma pirotécnica.
* Los pretensores más modernos enrollan unos 8 o 9 cm en el momento que
detectan que se hay una colisión grande, fijándose al ocupante evitando el
llamado efecto slack (cuando los cinturones no se adhieren al cuerpo sino a la ropa de
los pasajeros).
- Se activan:
- En caso de choque frontal u oblicuo (a 28Km/h).
- Dentro de un campo de acción de +/- 30º.
- No se activan:
- Choque lateral, trasero o vuelco.
- En conducción normal o frenadas fuertes.
- A velocidades inferiores a la estipulada.
- En presencia de cualquier campo magnético.
.t =0 momento choque.
. t = 20 ms, el sensor activa la combustión
del generador de gas.
. t= 26 ms el cinturón ser retrae 15mm.
. t = 30 ms el conductor se muevo respecto
al asiento.
. t = 32 ms se pone en marcha el bloqueo del
retractor hasta el ocupante retrocede y
vuelve a su posición original
2.3.3. Columna de dirección articulada colapsable
1- Evitar el retroceso del volante en caso de choque frontal.
2- Pal ser articulada permite la rotura en tantas partes como rótulas o
articulaciones tenga.
3- El tramo inferior suele ser colapsable par que el volante quede fijo en caso de
impacto.
4- Lleva gomaespuma en al cubierta inferior de la columna.
2.3.4. Volante con absorción de energía.
1- No tiene zonas rígidas.
2- Estructura deformable.
3- Volante tipo EAS: Energy absorbing steering- wheel
4- La corona del volante y los radios son amplios y redondeados recubiertos con
un material expandido.
5-El buje está empotrado profundamente y cubierto de espuma que absorbe
energía.
2.3.5. Pedales.
- El conjunto pedalier se debe fijar de modo que los pedales se alejen del conductor
cuando se produzca una deformación importante en la parte delantera.
- Una mecanismo de desacoplamiento se encarga de partir la varilla de
accionamiento que une el pedal del freno con el cilindro maestro cuando la colisión
que se produce es grande. Entonces la presión que ejerce el cilindro maestro
sobre el pedal de freno se interrumpe y este baja hasta el piso.
2.3.6. Tablero de instrumentos.
- La estructura es de Al o Mg rodeada de Poliuretano blando (PUR).
- Debe tener un contorno redondeado y no tener aristas.
-La guantera debe tener un punto preestablecido de rotura en caso de colisión.
2.3.7. Asientos.
- Deben ser ergonómicos, con una buen sujeción lateral y soporte lumbar.
- Las piezas acolchadas absorben grandes cargas mecánicas, tienen gran vida
útil y diferentes formas.
- La espuma moldeada elástica permite la atenuación de vibraciones.
- Se presta gran atención a su fijación y anclaje.
- Los asientos delanteros en caso de choque frontal superior a 35 Km/h, su
configuración permite un aflojamiento estructural controlado tal que se inclina
hacia atrás absorbiendo parte de la energía sin causar lesiones a los ocupantes
traseros.
- Importancia de la cuña antideslizante.
- Cuando los asientos traseros son abatibles, tienen puntos de sujeción para que
la carga del maletero no irrumpa en el habitáculo debido a la inercia del choque.
- Asientos integrales:
- La hebilla de anclaje del cinturón va fijada en la estructura y no en el piso.
- La polea superior de reenvío del cinturón de seguridad está integrada en la parte
superior del respaldo. Un dispositivo adapta de forma automática la altura de
este punto consiguiendo una colocación ideal del cinturón con independencia de
quien sea el usuario.
2.3.8. Reposacabezas.
* Misión: acoger la cabeza tras el choque para evitar una dislocación del cuello
tras el choque.
* Reposacabezas activos:
- Van en los asientos delanteros.
- Funcionamiento mecánico.
- Se desplazan hacia delante cuando el vehículo recibe un impacto por detrás. Se
hace por medio de una banda de tejido resistente que une los dos soportes del
reposacabezas en el interior del respaldo.
*Al recibir un impacto, el ocupante se
apoya contra esta banda, la cual cuando
alcanza un punto de torsión determinado,
empuja hacia delante la parte superior
del reposacabezas.
*El resposacabezas vuelve a su estado
inicial gracias a un mecanismo de muelle.
* Es el sistema Neck Pro: los sensores
detectan un choque por detrás y los
reposacabezas se desplazan en mseg
hacia delante.
* El acolchado recoge a tiempo la cabeza
de los ocupantes.
2.3.9. Otros dispositivos de S. Pasiva
* Depósito de combustible:
- Uso de materiales ignífugos.
- Lejos de zonas habituales de impacto
- Llevar captador de impacto así cortar la corriente de batería y
suministro de combustible al motor.
* Cristales:
- Proporcionan rigidez al habitáculo (sobretodo si son pegadas) y
absorben parte de la energía en la colisión.
- Están formados por vidrio de silicato que no forma astillas al
romperse.
- Los parabrisas se usa cristal laminado( dos capas de vidrio separadas
por una de plástico)
- Los cristales tintados evitan el calentamiento del coche.
* Cableado y elementos eléctricos:
- Aislados para evitar cortocircuitos.
- Uso de fusibles específicos (anti incendio) que actúan cuando detectan
un incremento anormal de la Tª.
2.4. SEGURIDAD DE LOS PEATONES
* Las zonas más frecuentes de impacto son:
- El paragolpes.
- El capó
- El parabrisas
- Los bajos.
* Conclusiones obtenidas en la pruebas de impacto de peatones:
- Diseño de la carrocería: superficies lisas, sin aristas, redondeadas.
- Paragolpes: A más altura y de materiales absorbentes a los impactos.
- Capó: Sin aristas ni decoraciones. La batería y el radiador han de
situarse lo más separados del capó. Deben cubrirse los ejes de
rotación de los limpia.
- Parabrisas: los limpia deben ir siempre ocultos.Los retrovisores
exteriores serán retráctiles.
- Bajos: Suavizar su diseño, sin aristas ni salientes.
- Manecillas de las puertas: Integradas dentro del nivel del la puerta
sin que sobresalgan demasiado.
* SENSOR CAR peatones:
- Funciona por medio de radar láser que detecta obstáculos que cruzan con el
coche hasta una distancia determinada por delante de él y avisa en un display
del peligro.
2.5. SEGURIDAD INFANTIL
* Sistema Isofix:
- Se incorporan dos puntos de anclaje rígidos situados de serie entre el
respaldo y el asiento de la banqueta trasera. El asiento del niño tiene
dos cierres y un indicador de puesta en servicio que aseguran la
fijación rápida y segura sin necesitar los cinturones del vehículo.
- El asiento isofix permite que el niño vaya de cara a la carretera o de
espaldas.
2.6. DENOMINACIONES DE LOS DISPOSITIVOS DE S. PASIVA.
- FPS (Fire Protecion System)
· IFS (inerttia Fuel Shutoff): interruptor de inercia. Bloqueo de la
bomba de combustible.
· Protección antimisfiring (recalentamiento excesivo del catalizador)
aíslan el catalizador.
- SRS = Airbag
- SSP (Sistema de Sujeción programado). Renault.
- Tiene la misión de disminuir la violencia de la retención contra el
cinturón de seguridad cuando este ha llegado a su límite de extensión.
- Controla la tensión del cinturón en la segunda fase del choque con fin de
reducir su presión sobre el tórax del ocupante.
- El limitador de esfuerzo es una pieza de acero fija sobre el pilar
central del coche y tiene pistas desgarrables.